L*0RIG1NE DES SPECTRES ÉLECTRIQUES DES GAZ

la cathode on y remarque le spectre des raies du lithium. On peut, au lieu d'un sel de lithium, employer un sel d'un autre métal quelconque : dans tous les cas les particules entraînées par le courant produisent devant la cathode le spectre de raies du métal correspoiv

daQt(III).

§ 5. — Spectre de raies et de bandes placé dans un champ électrique.

Pour savoir si l'émission du spectre de raies ou de bandes est liée à la présence des ions, on peut observer la répartition de la lumière dans un champ électrique. Pour éviter d'influencer le courant qui porte le gaz à l'incandescence en établissant le champ électrique, il (aut enlever aussi rapidement que possible le gaz lumineux du trajet que parcourt le courant pour l'amener dans une région où il n'y a pas de courant et y faire agir un champ électrique qui ne soit pas assez fort pour produire, par lui seul, une décharge lumineuse.

On peut y arriver, avec la vapeur de mercure, de la façon suivante. Le courant passe dans un tube en forme de demi-cercle dont les extrémités contiennent les électrodes de mercure {Jig* i). Au-dessus

>ft trouve un large récipient cylindrique (vase à condensation) (|ui lui est réuni au milieu par une tubulure longue de 2^" et large de o*^"*,8. Si Ton échauffe fortement le tube à décharge soit en le chauffant au dehors, soit à l'aide d'un courant intérieur (arc), la vapeur de mercure se précipite avec une grande vitesse du tube à décharge dans le vase à condensation pour s'y condenser. Immédiatement à coté de la iuLuIure se trouvent fixées, en regard l'une de l'autre, deux élecrodes plates parallèles; l'une d'elles est placée au-dessus de Touverure et elle est frappée directement par le courant de vapeur qui pélêtre dans le vase à condensation, elle sert de cathode ; on sait que.

yi» j. sTuu.

dan» un gaz raréflé et ionUi^. le champ qui se produit na une

appréciable ('u'auprès de la catltode (II, p. 38o).

Suppftsons, en premier lieu, que le cuuraal daos le tube à dt donne un spectre de raies i arc. décharge lumineuse intense j. cas le jet de sapeur dans le vase à condeosatioo présente » sjiectre de raies. Quand il n'v a pas de cbainp électrique, remis la lumière se produit aussi îminédialement devant la plaque ( par la tapeur {fig. 2); maïs si Ton fait jouer à celle-ci son i cathode en réunissant les électrodes à une batterie secondair

isolée (aoo à 3oo volts), la lumière du spectre de raies s

iiiniiédiatenient au contact de la cathode et au-dessus {^ff- 3).

On a fail, en second lieu, la même expérience en produisant

du spectre de raies (tracé dans la/?g. 4) le spectre de bandes

Fis- i

lillé) avec une intensité convenable (courant lumineux faible) ce cas le champ électrique supprime {Ji^. 5) la partie i-o' .ipe<-tre de raies, landis que la région verte du spectre de iTSlc inaltérée (IV, |». ôay).

l'OBIGINE des spectres ELECTRIQUES DES GAZ. 74!

§ 6. — Inflnence de la températnre sur le rapport des intensités correspondant aux spectres de raies et de bandes.

Une fois que les atomes-ions positifs sont formés ils peuvent servir à la production de la lumière par suite de leur mouvement de translation dans le gaz. Si le nombre des ions reste constant par unité de volume, l'intensité spécifique du spectre de raies augmente, d'après noire hypothèse, si la température moyenne du gaz s'élève. Le nombre el linlensité des chocs se trouvent en effet augmentés. L'énergie émise par suite des recombinaisons est au contraire une grandeur déterminée qui ne se modifie qu'un peu avec la température moyenne. Les recombinaisons sont d'ailleurs moins fréquentes à une température plus haute dans un gaz dont le nombre d'ions est constant par unité de volume ; donc, si la température moyenne du gaz ionisé s'élève, rinlensilé du spectre de bandes diminue si le nombre des ions est constant. En même temps celle du spectre de raies augmente.

Dans un tube de quartz de 3o*^"* de long on établit un courant lumineux faible à travers de la vapeur de mercure raréfiée ; la colonne positive donne simultanément le spectre de raies et de bandes. Si Ion chauffe de 600" à 1000" le milieu du tube avec un brûleur Bunsen, toute la lumière verte du spectre de bandes disparaît à cet endroit, landis qu'augmente la lumière rouge du spectre de raies (*).

§ 7. — Spectres mnlUples.

Les atomes-ions positifs se forment lorsque des électrons négatifs s<î séparent des atomes neutres.

Si un seul électron se sépare d'un atome neutre, il reste un atomeion positif monovalent; il est divalent s'il s'est séparé deux électrons «lu même atome. Si un élément chimique forme plusieurs degrés de valences, il doit se produire, d'après notre hypothèse, autant de spectres de raies à structure différente, et puisqu'un spectre de bandes résulte de la recombinaison d'électrons (pour former un reste de >alence inférieure ou un atome neutre), l'élément doit donc présenter autant de spectres de bandes différents.

Au moyen d'un spectographe j'ai pris le spectre du mercure sur la colonne positive, sur l'anode et la cathode de l'arc, et à la colonne

(') Je n'ai pas encore publié cette expérience.

74^ i- STARK.

positive d'un tube à courant lumineux. Dans tous les cas j'aî obtenu un seul et même spectre, le spectre bien connu de raies du mercure. L'intensité des radiations à courte longueur d'onde était d^autant plus grande, vis-à-vis de celle des radiations à grandes longueurs d'onde, que la température moyenne de la région observée était plus élevée; mais le nombre et la position des raies étaient toujours les mêmes. Au point de vue électrique, dans les parties correspondantes, les électrons-ions négatifs qui ionisent le gaz par leur choc avaient en effet une vitesse qui ne dépassait guère 6 volts (voir plus haut. Mémoire I).

Les électrons-ions possèdent au contraire une vitesse bien plus grande dans la couche lumineuse négative d'un courant lumineux; la vitesse des rayons cathodiques primaires y est en effet supérieure à 3oo volts; il se peut alors qu'un électron-ion ionisant puisse effectuer le travail de séparation non seulement d'un premier électron mais d'un second. La spectrophotographie de la couche négative lumineuse dans la vapeur de mercure montre en effet, avec le premier spectre de raies habituel, un second spectre de raies nouveau. La température moyenne de la vapeur dans cette couche négative était cependant inférieure ici à celle de l'arc qui ne donne dans toutes ses parties que le premier spectre (VI).

§ 8. ^ La Inenr électrique des gaz n'obéit pas à la loi de Kirchhoff.

Ceci estfacile à établir par une simple considération théorique. Cette loi repose en effet sur cette hypothèse qu'il y a équilibre thermodynamique entre le mouvement thermique des particules du corps rayonnant et du rayonnement lui-même. En d'autres termes, que le corps rayonnant soit momentanément limité par une paroi qui est parfaitement réfléchissante, non perméable à l'énergie et n'a par conséquent aucune relation énergétique avec ce qui l'entoure; immédiatement après la limitation Tétat cinétique moléculaire du corps et son rayonnement ne doivent pas changer pour que celui-ci soit exclusivement thermodynamique; dans le cas d'un gaz la répartition des vitesses doit donc présenter un maximum d'entropie ou de probabilité satisfaisant donc à la loi de Maxwell-Boltzmann. Or cette condition n'est pas remplie dans un gaz traversé par un courant; car nous devons considérer celui-ci comme un mélange de deux gaz, un gaz formé de particules neutres, et un autre formé d'ions mis en mouvement par Télectricité ; il y a constamment passage d'énergie de celui-ci à