SUR LE PASSAGE DB L*BLECTRICITÉ A TRAVERS LES GAZ RÔNTGBNI8É

Le Tableau suivanl contient les mesures faites avec une faible différence de potentiel :

Différence de potentiel entre les électrodes i"*",3.

Distance entre les électrodes Courant

(en millimètres). (échelle arbitraire).

Dans ce cas, Teffel de la distance n^est pas si bien marqué que iians le précédent où la force électromotrice était suffisante pour saturer le courant à toutes les distances.

La mesure de la vitesse de déperdition, quand le courant est saturé, nous permet d'évaluer le nombre de particules conductrices pr^ntes dans le gaz ; car, dans ce cas, le nombre de particules condactrices produites par les rayons dans l'unité de temps est égal à la quantité d'électroljte détruite par le courant pendant le même temps. Prenons le cas de l'hydrogène. Quand le courant était saturé, la vitesse de déperdition entre les deux plateaux ayant chacun environ lo*"' de superficie et situés à une distance de i*^"*, était d'environ I volt par seconde, une capacité d'environ So*^*" étant reliée à l'électromètre. Ainsi la quantité d'électricité passant entre les plateaux en I seconde était d'environ io~* unités électrostatiques, ou jXio'* unités électromagnétiques et cette quantité est suffisante pour électrolyser tout le gaz électroly tique produit par les rayons de Rontgen. Maintenant, une unité électromagnétique d'électricité met en liberté io~* grammes d'hydrogène, ou environ i*""' à la température et sous la pression ordinaire de l'atmosphère. Par suite, ^ x lo** unités électromagnétiques correspondent à un nombre à peu près égal de centimètres cubes d'hydrogène; le volume de l'espace compris entre les électrodes était d'à peu près lo*^™', de sorte que, dans cette expérience, la fraction du gaz électrolysé était seulement ~ x 10"*=*, c'est-à-dire un irois-trillionième de la quantité totale de gaz. il n'est pas surprenant que nous ayons trouvé des résultats négatifs dans les quelques expériences faites par nous pour voir si un gaz transmettant des rayons de Rontgen ne subit aucune variation de pression. Le calcul S. P. 49

770 J.-J> THOMSON ET E. BUTHERPORD.

précédent donne le nombre moyen de particules conductrices; si la conductibilité n'est réalisée que par intermittences, il peut y avoir, à certaines époques, un nombre bien plus grand de ces molécules présentes. Il est probable qu'en tout cas, quand le courant est saturé, le pouvoir conducteur est intermittent. L'action de la bobine employée pour faire passer la décharge à travers le tube à vide est inle^ mittente; si donc, entre le passage de deux décharges, la conductibilité a le temps de disparaître (et la vitesse avec laquelle elle disparaît est très grande quand un courant passe à travers le gaz), le gai sera alternativement isolant et conducteur.

L'expérience suivante est expliquée par le caractère intermittenl de la décharge. Le gaz soumis à l'action des rayons de Rôntgen était contenu à l'intérieur d'un morceau de tube de plomb ouvert aux deux bouts; ce tube était relié à l'une des extrémités d'une batterie dont l'autre extrémité était mise en communication avec un fil métallique placé suivant l'axe du tube. En soufflant, on faisait circuler de l'air à travers le tube et l'on trouvait que, lorsque le courant entre le fil et le tube était faible, la circulation de l'air le diminuait notablement, tandis qu'un courant voisin de la saturation était à peine influencé par la manœuvre du soufflet. Quand le courant était influencé, le gaz chassé hors du tube était conducteur; quand le courant n'était pas modifié, le gaz n'était pas conducteur. Si le gaz avait été exposé à une radiation d'intensité constante, le courant d'air ne l'aurait pas modifié, à moins que le temps pris par le gaz pour devenir conducteur sous l'influence des rayons ne soit comparable au temps employé par le gaz pour aller d'un bout à l'autre du tube; ceci est inadmissible, étant donné ce que nous savons par d'autres expériences sur la rapidité d'action des rayons. Mais si l'état du gaz est intermittent, puisque le courant d'air continue quand les rayons n'agissent plus, il entraîne du gaz qui est conducteur et, par suite, diminue sa conductibilité moyenne.

Pour en revenir à l'équation (3), si I est la valeur de i pour E infini, nous pouvons écrire l'équation sous la forme

dans laquelle

^ = nji'

et ne dépend ni de E ni de i.

Nous avons observé la relation entre le courant et la force éleclro-

SUE LB PASSAGE OK l'bLBCTRICITÊ A TRAVBRS LES GAZ R5NTGBNI8BS. 77 1

motrice pour plusieurs gaz et pour différentes intensités des rayons de Rontgen. La comparaison des résultats de ces expériences avec i^é<|uation (4) est donnée dans les Tableaux suivants :

Les gaz employés ont été le chlore, l'air, l'hydrogène, le gaz d'éclairage, rbydrogéne sulfuré et la vapeur de mercure. Les forces électromotrices variant de i,4 ^ i4o» les valeurs numériques du courant observé et du courant calculé à Faide de l'équation ( 4 ) concordent, avec des écarts relatifs non systéjDatiques atteignant rarement jq et généralement inférieurs à j^.

Comme ces mesures exigent que l'intensité de la radiation soit maintenue constante pendant chaque série d'observations, condition très difficile à réaliser, nous regardons l'accord entre la théorie et Tobservation comme aussi satisfaisant qu'on pouvait l'espérer.

Nous avons vu comment la mesure du courant de saturation permet d'évaluer la proportion des particules conductrices par rapport au reste des molécules du gaz. Nous pouvons de plus, à l'aide de la courbe représentant la relation entre le courant et la force électromotrice, obtenir une évaluation de la vitesse avec laquelle ces particules se dé~ placent. Prenant l'équation (3)

nous chercherons à exprimer les coefficients à l'aide des quantités que nos expériences nous permettent d'évaluer. Soit 1 le courant limite pour une force électromotrice infinie, on a

SoitT le temps qui doit s'écouler après la suppression des rayons pour que le nombre de particules conductrices tombe à la moitié du nombre de celles qui existaient immédiatement avant cette suppression, aucun courant ne traversant le gaz. On a, d'après l'équation (2), juste avant que les rayons cessent de tomber sur le gaz,

où N représente le nombre de particules conductrices présentes à cet instant; quand les rayons ont disparu, on a

dn

77^ I~<1* THOMSON BT E. RUTHERFORD.

OU bien

Si / représente le temps écoulé depuis la suppression des rajons, on a, pour ^ = T,

par suite

remplaçant N par sa valeur, nous obtenons

ou bien

I It

Remplaçant ^^ et a par les valeurs précédentes, l'équation (4)

devient

ou bien

Donc, dans la partie rectiligne de la courbe, où i est petit comparé à I, nous avons approximativement

Maintenant -j- est la somme des vitesses des particules chargées

positivement et négativement dans le champ électrique unité. Par suite, l'équation (6) montre que le courant et son maximum sontrespectivement dans le même rapport que le chemin parcouru par les particules chargées pendant le temps T, et la distance qui sépare les électrodes. Dans une expérience où /était d'environ i^"', la vitesse de déperdition à travers l'air, pour une différence de potentiel de i volt^ était d'environ -^ de la vitesse maximum de déperdition; par suite^ les particules chargées devaient, pendant le temps T, se déplacer d'en* viron -^ de centimètre. Le temps T dépendra de l'intensité de la radiation; on pourrait le déterminer en mesurant la vitesse de déperdi-

m LB PAS8A6E DK l'KLSCTRICITB A TRAVEBS LBS CAZ BONTGENIBÉB. 77$

tion en difTéreats points du tube à travers lequel on soufilail le gaz tflnducteur dans l'expérience citée au début.

Nous espérons pouvoir faire ces expériences et obtenir des valeurs niclespourT; en attendant, des expériences grossières déjà faites, Hus pensons pouvoir conclure queT était de l'ordre de ^ de seconde, itecl'jatensité de radiation généralement employée. Ceci donnerait pour les vitesses des particules chargées dans l'air environ o'"",3i)par seconde pour une chute de potentiel de i volt par centimètre. C'est *ne 1res grande vitesse comparée à celle des ions à travers un électro- Ijle; loutefois elle est faible comparée à la vitesse avec laquelle un itoine transportant une charge atomique se déplacerait dans un gaz à la pression atmosphérique. Si nous calculons celte vitesse paria théorie tin^lique des gaz, nous trouvons que pour l'air elle est de l'ordre de io"' par seconde ; ce résultat semble indiquer que les particules ditrgées dans le gaz soumis à l'action des rayons de Riintgen sont les tenues d'un agrégat composé d'un nombre considérable de molécules.

La relation entre le courant et la force éleciromotrice donnée par t'é<|uation(4) correspond à celle que donne l'expérience pour planeurs gaz ; cependant elle ne montre pas une particularité que nous 1*009 souvent observée, spécialement quand la radiation était intense, iuvoir l'existence d'une partie de la courbe où le courant crott plus «le qu'il ne ferait si la loi d'Ohm était vraie ; c'est ce que montre la porlioD EF de la courbe dans la figure a, qui représente la relation

entre le couranl et la force électromotrice pour l'hydrogène sulfuré. Quand l'intensité des rayons de Kontgen est modifiée, le courant

n'est pas modifié de la même façon aux différents points de la courbe. Quand on diminue l'intensité de ces rayons, le courant de saturation est diminué dans une proportion plus considérable que le courant correspondaal à de faibles forces électromotrices. C'est ce que montre