M* CLUNG
motrice est appliquée un temps connu après l'arrêt des rayons. On pouvait faire varier cet intervalle de temps en faisant varier la distance des leviers L et IJ,
Le temps mis par le pendule pour aller d'un interrupteur à l'autre était déterminé d'après l'étalonnage du pendule. Cet étalonnage était fait en Hi^ant au pendule une plaque de verre enduite de noir de fumée sur laquelle on enregistrait les vibrations d'un diapason de fréquence connue. Par ce moyen on pouvait calculer le temps mis par le pendule pour passer d'un point à un autre. L'électrode E' était reliée par l'intermédiaire d'une clef convenable K à l'une des paires de quadrants de l'électromètre dont l'autre paire de quadrants était au sol.
Méthode d'obserration.
La méthode d'observation, pour la détermination des valeurs de N et n de l'équation (2), était la suivante. On fermait le circuit de la bobine d'induction et l'on faisait passer les rayons dans le cylindre pendant environ 10 secondes, pour que Tionisation atteigne son maximum (ce point fut étudié en faisant fonctionner le tube pendant plus longtemps avant d'appliquer la force éleclroniotrice et l'on trouva qu'une dizaine de secondes était grandement suffisante pour que l'ionisation ait atteint son maximum). Le pendule, alors abandonné, arrêtait le rayonnement et appliquait la force électro motrice sur E en coupant les contacts. Pendant tout ce temps, les deux paires de quadrants de l'électromètre étaient au sol. Pour éviter le déplacement violent de l'aiguille de l'électromètre qui se produirait par suite de l'induction si la paire de quadrants reliée à E' était isolée avant l'application de la force électromotrice sur E, la connexion entre l'électromètre et E' était coupée au moyeu de la clef K, jusqu'à ce que l'on ait replacé le levier IJ sur Q', ce que l'on faisait immédiatement après le passage du pendule. La charge communiquée aux plateaux reliés à E' par les ions qui y sont arrivés au moment de l'application de la force électromotrice sur E, passait en partie sur l'électromètre au moment de la fermeture de la clef K. La déviation de l'aiguille était alors proportionnelle au nombre d'ions contenus dans le gaz compris entre les électrodes au moment de l'application de la force électromotrice sur E, si cette force éleclroraotrice était suffisante pour produire la saturation. Le champ employé dans la plupart des mesures était d'environ 1 10 volts par centimètre.
Une des grandes difficultés rencontrées dans ces recherches était
LA RECOIIBINAISON DES IONS DANS LES GAZ. b'I'J
due au manque de constance de Tinlensité de la radiation émise par le lube. Pour obvier, dans une certaine mesure, à cet inconvénient lorsqu'on faisait une série d'observations, on faisait fonctionner le lube à intervalles réguliers aussi éloignés que possible. D'un autre côté, au lieu de ne se contenter que d'une seule détermination dans chaque cas, on en faisait plusieurs et Ton prenait la moyenne. Pendant toutes ces recherches, ce système de moyennes fut adopté.
Considérations théoriques.
tin tenant compte de la divergence du faisceau de rayons X et de la diminution d'intensité en raison inverse du carré de la distance, l'auteur arrive à
l'équation
qui permet de déterminer la constante a en valeur absolue, connaissant le nombre total Q d'ions produits par seconde par la radiation et le nombre total N d'ions contenus dans le même volume du gaz, quand le régime permanent est atteint. K est une constante dépendant des dimensions et de la position de l'appareil
/étant la distance des plateaux extrêmes: A| la surface de l'intersection du cône de rayons par le plateau antérieur et d la distance de ce plateau à la source.
Vérification expérimentale de la loi de recombinaison. La loi donnée par l'équation (2) a été vérifiée de 3"'"' à o""\ I25.
Relation entre 2 et la pression.
Nous avons maintenant à chercher la relation entre la valeur de la quantité a à une pression donnée et sa valeur à d'autres pressions; en d'autres termes, nous avons à voir si le coefficient de recombinaison est constant ou varie avec la pression.
Pour surmonter la difficulté qui provient de variations dans l'intensilë de la radiation, qui peuvent se produire pendant une série d'observations à différentes pressions, la méthode suivante a été adoptée :
Choisissant pour un moment deux valeurs de la pression, des séries
5^8 M* ax!(€.
d ob>er%atioai>oot «^te toiles ^It^rnalivement pour ces deux pressions, el, prenant U moTeone des valeurs obtenues pour Tune des pressions, je l'ai rompante a%ec la morenne de celles obtenues pour l'autre. Par ce moTen. il était passible de comparer la valeur de a pour des pressions variées a%ec celle qui correspond à la pression atmosphérique.
Soient x, la valeur de ce coefficient pour Tair à la pression atmosphérique et z^ sa \aleur pour une autre pression, on a alors
Qi, \| et Qj. Nj étant les valeurs correspondantes de Q et de N. On en tire
ai ^Q. Nj
En comparant les valeurs de 2 au moyen de cette formule, ce coefficient se montra non seulement constant pour une pression donnée, mais encore comme conservant la même valeur aux différentes pressions. En d'autres termes, le coefficient de recombinaison est indépendant de la pression (*)• La valeur de a, pour plusieurs pressions, est donnée par rapport à la pression atmosphérique dans le Tableau ci-dessous.
Dans ce Tableau, ai est la valeur de a pour la pression atmosphérique; 7.2 sa valeur à la pression considérée.
Les nombres donnés dans la dernière colonne n'indiquent pas une constance absolue de la valeur de a aux différentes pressions, mais leur différence avec l'unité est bien, dans chaque cas, comprise dans les limites de l'erreur expérimentale, si l'on tient compte des diverses causes d'erreurs qui s'introduisent dans les résultats. N étant élevé au carré, une petite erreur se trouve par suite amplifiée :
('■j Voir Mémoires Langevin.
Déviation pour
Pression. N. Q. 04*
atra » 121,0 34,4 )
2,5 ic»3,2 35,5 ( '
o,»aD 29,9 J,7 \
Ces séries d^observations n'ont pas toutes été faites au même moment; plusieurs observations ont été faites en des jours différents, s'étendant sur une période d'environ 2 semaines, et la comparaison a été faite dans chaque cas avec de l'air à la pression atmosphérique, de sorte qu'elles ne représentent pas une seule série de valeurs.
Nous voyons donc que, non seulement la même loi de recombinaison des ions dans l'air est valable aux. différentes pressions, mais que la valeur du coefficient de recombinaison est indépendante de la pression de l'air dans lequel l'ionisation se produit. Par conséquent, si la valeur de a esl déterminée pour l'air à la pression atmosphérique, elle esl aussi bien déterminée pour l'air à toute autre pression.
Détermination de a en valeur absolue.
Nous allons maintenant déterminer ce coefficient de recombinaisun en valeur absolue. Puisque la valeur de a est la même aux différentes pressions, il suffit de la déterminer pour une seule pre^sion; la pression atmosphérique a été choisie pour la déterminatirm indiquée ci-dessous. Un nombre considérable de déterminations absolues, qu'il n'est pas nécessaire de reproduire ici, ont été faites également à d'autres pressions.
Se reportant à l'équation (-j), on voit qu'il est nécessaire de déterminer en valeur absolue les trois quantités K, Q et N pour déter-
53o a* cLi^G.
miner a. K est ane ronflante dépendant uniquement des dimensions et de la position de l'appareil. O e>t le nombre total d'ions produits dans le volume du faisceau conique de ravons compris entre les électrodes extrêmes et est proportionnel à la dé\iation de Télectromètre par seconde. N est le nombre loial d'ions contenus dans le même volume à l'instant où les ravons cessent d'agir et est proportionnel à la déviation permanente de l'électromètre. K est donné par la formule
dans laquelle /, .\| et d représentent les dimensions indiquées et qui
ont pour valeur :
/ = 20 cm-s,
d = 25,07 cm-s,
H étant la surface de l'orifice percé dans la plaque de plomb à travers lequel passent les rayons avant d'arriver dans le cylindre et h sa dislance À la source.
D'où
Si «/| e$l la déviation de Taiguille de Télectrométre par seconde, due À l'arrivée des ions sur les électrodes; S, la déviation due à un élément étalon Clark; et r|, la capacité en microfarads de l'électro- «iflre« ctnmexious, otc, la quantité d'électricité qui passe entre les éledrcnles j>*r seconde est égale à
¥ix i^rM «"i » .....
-^ X X -r X i X lo* unîtes electix>$utiQues.
Mai^U quanlilé dVIcctricitc est égale au pn>duil du nombre d'ions IMO- la charge d'un ion. Soit 1> le uombrt^ d'ions et e la charge d'un
. X --" " X ; X ^ X io»= Q«
La valeur de N peut se déterminer par la même formule en substituant d^ à d^ pour la déviation correspondant à N et c'.j à C| pour la capacité du circuit. Substituant les valeurs moyennes des quantités observées expérimentalement, c'est-à-dire :
dx = '24,07 divisions de l'échelle, S = 93,2 »
Cl = o,oo38o m. f.,
nous obtenons
^ 24,07 1434 o.oo38
D'autre part,
^, = 104,5 divisions de réchelle,
Cl = 0,00016 m. f.,
, io4,5 1434 0,00016
D'où
et
NÎ-7''
Cette valeur de a représente la valeur moyenne d'un certain nombre de déterminations.
Si nous substituons à e la valeur obtenue par le professeur J.-J. Thomsou, c'est-à-dire 6, 5 x io~'"('), adevient alors égal à 2,20 x io~'.
Cette valeur du coefficient de recombinaison concorde très bien avec celui qu'a obtenu le professeur Townsend pour les gaz à la pression atmosphérique {Phit, Trans,, t. CXCIII, 1899) par une méthode entièrement différente. Cette méthode consistait à faire passer un courant d'air ioTnisé dans un tube contenant une électrode isolée reliée à un électromètre. En prenant les déviations pour différentes positions de l'électrode le long du tube, il était possible de déterminer la loi suivant laquelle le nombre des ions diminuait par suite
(') Mole du traducteur. Cette valeur est deux fois trop grande. Des mesures plus récentes ont donné 3,4 x lo"** {^voir Mémoire J.-J. Thomson).
537 M* ctr?fG. — LA BEcoainL%iso?( des krïs dans les gaz.
(le la recombinaison. Dan> cette Note, il donne la valeur 342oe. L^acoord entre ces deux déterminations est remarquable, eu égard à la diversité des méthodes employées par le professeur Townsend et moi. La valeur de a, qui a été obtenue par cette détermination pour Tair à la pression atmosphérique, peut être considérée comme la valeur du coefficient de recombinaison pour Tair à toute autre pression, au moins entre les limites o. lao et 3**". puisqu'on a vu dans la première partie de cette Note que 2 est indépendant de la pression de Pair.
I/auteur indique ensuite cumment il a déterminé !es capacités Cf et Cj. La mesure de Q se faisait avec une capacité M en dérivation, la vitesse de l'aiguille étant trop grande sans lui. On le supprimait pour la détermination de N.
Les mesures effectuées sur rhvdrogène et le gaz carbonique, pour des pressions inférieures à la pression atmosphérique, ont donné les mêmes résultats généraux avec
a = 3492 X e = '2,9.7 X 'o~* P^"** C^* et
a = 2938 X £ = 1 ,91 X 10-* pour H*.
Pour toutes ces déterminations, le gaz introduit dans Tappareil était desséché sur Ca Cl' et filtré sur du coton : le professeur Rutherford ayant montré précédemment que les ions disparaissent beaucoup plus vite dans un gaz contenant des poussières, par suite de leur diffusion vers elles.
Résnmé des résultats.
Les résultats obtenus dans ces recherches peuvent se résumer comme il suit :
^ I ). La loi suivant laquelle les ions se recombinent dans Tair
ionisé est la même, savoir -7- = — a/i^, quelle que soit la pression
du gai « au moins entre les limites de 0,1 ^o et 3^'"'.
^i'k. Le coefficient de recombinaison des ions dans l'air est indépendant de la pression, dans les mêmes limites que ci-dessus.
\3 », La valeur absolue de ce coefficient a été déterminée et trou\ée ê;:mie à 3384t* ou, en substituant la charge d'un ion, à 2,20 x lo""*.
^-Ii. LMivdn>g:ène el facitle carboiii(|ue ont été aussi examinés et la même loi de recombinaison fut trouvée valable comme pour Fair.
y^o '. l-a détermination du coeftîcienl pour facide carbonique « montrt^ qu*il est pratiquement le même que pour fair, tandis que ce coetlîcJent pour rhvdrt>j*ène nest en\iron que les 87 pour 100 €k <>elui de fair.
