Diaphragme à lo"" de la fenêtre

Densité (iaz. Pression. ( IP 76o"*= 1).

mm

CO* o,5o o,oi5

SO* o,5o o,0'jii

H» 3,3 o,oo44

N* 0,45 o,ooH5

20. Les rayons cathodiques d'espèce diflerenle se diffusent inégalement. — Jusqu'ici nous avons toujours maintenu constantes autant que possible les conditions de production (lo), c'est-à-dire étudié les rayons cathodiques d'une seule espèce déterminée. En particulier, la pression dans le tube à vide était toujours telle qu'on avait un flux d'étincelles entre les boules B de la figure i distantes de 2*^", 8. Si nous diminuons la pression du tube à vide, sans rien changer à l'espace d'observation, nous devons nous attendre d'abord à un accroissement d'intensité des rayons (2), par conséquent à une augmentation de la phosphorescence. Si les taches lumineuses augmentaient de diasnètre, il ne faudrait pas s'en étonner, parce qu'elles sont limitées d'une manière très diffuse. L'augmentation pourrait n'être qu'apparente.

Mais c'est le contraire qui se produit. Tandis que l'éclat de la tache au centre augmente, il diminue sur les bords, la tache se rétrécit et ses bords deviennent plus nettement accusés. Si, inversement, nous augmentons la pression du gaz dans le tube de décharge, les taches deviennent non seulement plus sombres, mais encore bien plus

376 p. LBNARD.

grandes et plus diffuses.... Ces apparences ont été fréqueiiunent observées, au cours des expériences décrites plus haut (18), où Ton amenait le vide dans le tube de décharge au degré voulu. Je les ai suivies avec une attention toute particulière dans Tair sous une pression de i3"*", l'hydrogène sous une pression de 167™"* et le gaz carbonique sous une pression de 39™"',2 : la longueur d'étincelle (B. fi g, 1) correspondant à la raréfaction dans le tube de décharge variait de 2^"» à 4^»'.

Nous concluons que des rayons cathodiques qui sont produits sou$ diverses pressions possèdent à des degrés divers la propriété de propagation diffuse dans les gaz. Les rayons produits dans un vide'peu éle\é sont plus diflus que les rayons produits dans un vide plus élevé. Hertz avait déjà remarqué (*) qu'il y a plusieurs espèces de rayons cathodiques « dont les propriétés varient continûment de l'une à l'autre, qui correspondent aux couleurs de la lumière, et qui se distinguent parleur faculté d'excitation de la phosphorescence, leurabsorbabilité et leur déviabilité par l'aimant ».

De même que la propagation diffuse en général des rayons cathodiques dans les gaz, de même aussi le phénomène observé ici a son analogue optique bien connu : la lumière de courte longueur d'onde est beaucoup plus diffusée dans certains milieux optiquement troubles que celle de grande longueur d'onde.

21. D'après les propriétés ici observées pour les gaz, on peut conclure que les modifications de l'éther qui constituent les rayons cathodiques sont des modifications d'une telle petitesse, que les dimensions d'ordre moléculaire entrent en ligne de compte. Même vis-à-vis la lumière de la plus petite longueur d'onde connue, la matière se comporte encore comme si elle remplissait l'espace d'une manière continue; vis-à-vis des rayons cathodiques au contraire les gaz, mêmes simples, se comportent comme des milieux non homogènes; chaque molécule indi\iduelle paraît jouer ici le rôle d'obstacle isolé. Les molécules de gaz font de l'éther un milieu trouble, et il est très remarquable qu'aucune autre propriété que leur masse seule n'entre ici en ligne de compte. La masse totale des molécules présentes dans l'unité de volume détermine entièrement le degré de trouble du milieu. Si l'on remplace les molécules de gaz par des particules plus grossières en suspension, et les rayons cathodiques parla

(') Hertz, Wied, Ann., t. XIX, i883, p. 816.

lumière, on arrive à des phénomènes semblables; cependant les propriétés du milieu ne sont plus que difficilement déterminées par une seule donnée aussi simple.

n. — SUR LA DÉ7IATI0H MAfiHiTiaUE DES BATOHS GATHODiaUES. Traduit de l'allemand par E. BLOGH et Th. COLIN.

Annalen der Physik und Chetnie, t. LU, 1894* p. a3.

1. Si les rayons cathodiques traversent un champ magnétique, leur trajectoire ordinairement rectiligne s'incurve généralement; elle est déviée par Taimant. La déviation dans un même champ magnétique n'est pas toujours de la même grandeur; dans un tube ordinaire de décharge, on la trouve d'autant plus grande que la pression du gaz est plus forte.

Par là les rayons cathodiques se comportent comme un courant de particules inertes chargées négativement, lancées par la cathode. Les trajectoires de semblables particules seraient en effet incurvées dans un champ magnétique, et même d'autant plus incurvées que leur vitesse serait plus faible (*), par conséquent, comme les rayons cathodiques, plus fortement incurvés dans des gaz plus denses et plus résistants que dans des gaz plus légers. . . .

Les expériences montrent que la grandeur de la déviation magnétique n'eist généralement pas influencée par le milieu dans lequel on observe les rayons; que, bien plus, la déviabilité d'un même genre de rayons reste toujours invariable dans tous les gaz, sous toutes les pressions, pour chaque intensité des rayons, et aussi, par conséquent, lorsque ceux-ci avaient à traverser une paroi métallique interposée. Elles démontrent, au contraire, que, sous des pressions différentes, se produisent des rayons cathodiques de genres différents, auxquels appartient une déviabilité différente.

(*) Stokes, Proc, Boy. Soc, t. XXIV, 1876, p. ^ob/. — Hiecke, Wied. Ann., t. XIII, 1881, p. 191. — ScHUSTER, Proc, Boy, Soc, t. XXXVII, 1884, p. 332.

p. LENARI).

2. Nous produisons, pour nos expériences, des rayons cathodiques dans le tube de décharge déjà décrit précédemment (•) (EE, Jig. 8), d'où ils entrent dans l'espace d'observation par la fenêtre d'aluminium F fermant hermétiquement. Cet espace est entouré du tube de verre B/* qui s'ap[)lique d'une manière étanche contre la paroi mm(\\\\

à ta pofMpc

porte la fenêtre, et qui est relié à une pompe pneumatique à mercure. Le tube récepteur peut donc être rempli d'un gaz quelconque raréfié à volonté. Une seconde pompe à mercure fait le vide dans le tube de décharge. Dans l'espace d'observation, un diaphragme mobile D, muni d'une ouverture large de i'"'",9, isole un mince faisceau de rayons qui fournit une tache lumineuse sur l'écran phosphorescenl également mobile S. La position de cette tache est repérée sur une échelle qui se trouve sur l'écran même. Un aimant en fer à cheval NM. |)elil, mais puissant, est alors approché du tube dans une position déterminée, et on lit de nouveau la position de la tache : la déviation nia^néli((ue du rayon est mesurée par la différence des deux lectures. L'aimant est toujours approché du tube récepteur de façon que le-J branches de cet aimant comprennent le tube, comme l'indique la li<^ure (S (vue d'en haut); on admet que le pôle nord de Taimanl se trouve toujours au-dessus du tube et le pôle sud en dessous. Le> rayons sont alors orientés vers 4> du coté de l'aimant; la déviation en sens contraire par l'inversion des pôles serait à peu près d'égale grandeur. L'aimant peut facileuient et sûrement être de nouveau rament' toujours dans la même position, car la distance entre ses pôles est phis petlle que le dianù'tre du tube récepteur; les deux pôles louclienl

(') Lknaiid, WiecL Ann., l. LI, 189^, p. 2'i5, traduit ci-dessus. La disposition esl la iikL'iiic que dans le prcccdcnl Mémoire; le tube d'observation est seulement rêduil à jo""" de longueur.

EXTRAITS DE DIFFERENTS MÊSIOIRES. Sjg

dune le tube et cela en des points déterminés. D'ailleurs un léger déplacement ou une faible rotation de Taimant dans n'importe quel sens, à partir de cette position déterminée, ne change pas sensiblement la grandeur de la déviation. De grands déplacements ont naturellement de rinfluence. Déplaçons l'aimant le long du tube, de la position représentée par la figure 8 jusqu'à la paroi qui porte la fenêtre mm; la déviation croît d'abord lentement jusqu'à ce que l'aimant ait dépassé le diaphragme D, ensuite elle diminue; elle devient très petite quand l'aimant est arrivé à la paroi qui porte la fenêtre. Ce résultat s'explique si le champ magnétique intense est restreint à un petit espace, si, par conséquent, les rayons parlant de la fenêtre dans toutes les directions ne sont déviés d'un angle déterminé que par leur passage devant l'aimant, mais en dehors de son champ se propagent presque rectilignement.

Les distances respectives, employées habituellement dans la suite, entre le diaphragme, l'aimant, l'écran et la fenêtre, sont celles indiquées dans la figure. S'il est question d'un déplacement, alors diaphragme, aimant et écran sont toujours déplacés de quantités égales, de façon que ces trois organes mobiles gardent toujours leurs positions relatives. Dans la plupart des cas, la lame B munie d'une ouverture large de ir"'™, était intercalée entre la fenêtre et le diaphragme. Cette lame n'a pas d'influence sur la tache phosphorescente ni sur sa déviation, mais elle élimine la faible illumination diiTuse de l'écran qui se produirait sans cela, parce que le diaphragme ne louche pas tout à fait la paroi de verre.

3. Maintenons constantes les conditions de la production, et, en particulier, réglons la pression du gaz dans le tube de décharge, de façon que la longueur d'étincelle (*) qui lui correspond soit constamment 2*=™, 8.

Pendant qu'on observe la grandeur de la déviation de la tache phosphorescente dans le tube récepteur, on y raréfie l'air de SS*""* à o'"'",02i de pression. Celte variation considérable de pression, presque cent fois plus grande que Tintervalle de pression pour lequel la déviation des rayons cathodiques avait jamais pu être observée antérieurement, ne produit pas le moindre changement appréciable dans la position de la tache déviée. On fit le vide à i3 degrés diflérents et chaque fois la grandeur de la déviation fut mesurée. Elle oscillait irré-

(') Précédent Mémoire, figure i, B et passim.

38o f. LENARD.

giilièreineni, de décharge à décharge, entre g"*",:*) et io™",5; dei variations de même genre de décharge à décharge se produisaient même quand la pression du gaz restait constante dans le tube récepteur. Les pressions supérieures à 33"**" n'étaient pas utilisables; la tache phosphorescente dans le milieu trouble étant alors trop mal limitée et trop grande pour que sa position pût être fixée exacteroenl.

A. Mais si inversement nous maintenons constante la pression du gaz dans l'espace d'observation et si nous faisons varier la pression du gaz dans le tube de décharge, on constate aussitôt une influence très sensible sur la position de la tache déviée. Le moindre changement de pression est appréciable; déjà une élévation ou un abaissement de quelques centimètres du niveau du mercure dans la pompe suffit pour déplacer la tache déviée. Cette même petite variation de pression dans le tube de décharge se répercute aussi sur la distance explosive qui correspond à cette pression. A une variation de cette distance explosive de 2*^™ à 4*^"" correspond une variation de la déviation de 12™"* à 8"*", 5. Un accroissement de pression du gaz dans le tube de décharge a donc pour conséquence un accroissement de la déviation et le sens de cette variation concorde avec celui observé dans les tubes ordinaires de décharge. Mais nous savons maintenant que la variation des déviations observées sous différentes pressions dans les tubes ordinaires de décharge a son fondement, non pas dans la variation du milieu dans lequel la déviation est observée, mais dans la variation des rayons eux-mêmes qui ont été produits sous différentes pressions de gaz.

i). Pour mieux établir que les déviations dans l'espace d'observation sont indépendantes du milieu, nous maintenons de nouveau constantes comme auparavant les conditions de la production, mais nous remplaçons maintenant l'air atmosphérique par de l'hydrogène dans l'espace d'observation. Sous une pression de 422*"™ ce gaz devient juste assez transparent pour l'expérience. La déviation est de nouveau égale à lo"""* (dzo™"*,^) comme dans l'air. Elle reste aussi invariablement la même pour des raréfactions progressives de Thydrogène jusqu'à o"^™,oi2 de pression. On a utilisé 20 pressions intermédiaires différentes.

De même dans l'oxygène et dans l'acide carbonique la déviation fut constante et égale à 10™™ pour toutes les pressions employées (3'"™, 3 jusqu'à o'"",o34 dans l'oxygène, lo™"* jusqu'à 3™" dans l'acide carbonique).

6. Les rayons conservent aussi la grandeur de leur dévîabililé sur oute leur longueur. Nous le constatons en éloignant simultanément liaphragme, aimant et écran de plus en plus de la fenêtre dans des :onditions toujours identiques par ailleurs, et en mesurant à chaque ois la grandeur de la déviation. Cette expérience fut exécutée dans 'hydrogène sous 3^"*™, 5 dépression, aux distances de 5*^"" et lo*^"* între la fenêtre et le diaphragme; sous une pression de 12"*"* et à 5*^'", 10*", i5^"*, 3o*^" de distance; enfin, sous une pression de i""",5, et 1 5*^™, i5*"*, So*'" de distance. La déviation resta toujours égale à 1 o

7. Les expériences faites jusqu'ici indiquaient déjà que la grandeur je la déviation est aussi indépendante de l'intensité des rayons. Car cette intensité était très différente dans les divers milieux traversés par les rayons et à des distances différentes de la fenêtre, à en juger aussi bien d'après la transparence différente de ces milieux constatée précédemment, que directement d'après l'éclat de la tache phosphorescente.

Pour vérifier encore spécialement cette indépendance, un écran d'aluminium fut intercalé contre la fenêtre dans l'espace d'observation. Cet écran pouvait être à volonté placé sur le parcours des rayons ou bien en être écarté. Dans le premier cas, les rayons émanant de la fenêtre devaient encore traverser la couche d'aluminium de l'écran, laquelle a o'"'",oo5 d'épaisseur (épaisseur double de celle de la fenêtre, i5 fois l'épaisseur de l'aluminium battu), ce qui affaiblissait très sensiblement leur intensité; dans le second cas, cette intensité restait invariable comme ci-dessus. On observait alors la position de la tache déviée sur l'échelle de l'écran phosphorescent, l'écran d'aluminium étant alternativement interposé et enlevé, et l'on ne constata jamais aucun déplacement. L'expérience fut réalisée dans l'air sous une pression de o""", 024, dans l'hydrogène sous une pression de 20*"'", et dans l'oxygène sous une pression de o"*"*,o3. La figure 9 donne (en perspective) la disposition de l'écran d'aluminium employé. ee est une bande de fer-blanc, gd est un fil qui est soudé transversalement, tous deux ont reçu la même courbure que le tube d'observation. Le fil métallique porte d'un côté l'écran opaque de tôle dd^ percé d'une ouverture large de 1""*, 7, de l'autre côté, il porte le <:ontrepoids g. L'ouverture y est (sur son revers) recouverte avec la feuille d'aluminium de l'épaisseur indiquée; elle se trouve à une hauteur telle qu'elle arrive à se placer exactement contre la fenêtre lorsque l'écran est glissé vers celle-ci à l'aide d'un aimant. Telle est

p. LENABD.

la position dans laquelle Tëcran se trouve sur le parcours des ravons; si ce parcours des rayons doit devenir de nouveau libre, on loumt^

Fig. u.

l'écran de 90° autour de la ligne verticale xx. Quand on emplovail cet écran, la lame B (Jig 8) était écartée.

On ne réussit donc pas généralement par une modification quelconque dans le tube récepteur à modifier la déviabilité des rayoas dans des champs magnétiques donnés.

8 Répétition plus précise d'expériences du même genre comportanl

(les mesures exactes. Le Tableau suivant renferme les résultats obtenus aver deux gaz diiïérents. la tache étant déviée par un aimant multiple assez pub« sant; la position de la tache déviée est sensiblement indépendante de la pression et du gaz employé :

Gaz.

\ir atmosphérique

Pression.

ma 3l

1,1 o. iG

Posilion

de la tache.