IV. — DE L'ACnOH ÉLEGTBIfltUE DES RATOHS GATHODiaUBS

SUR L'AIR ATMOSPHÉBIfltUE.

Traduit de l'allemand par E. BLOGH et Th. COLIN.

Annalen der Pkysik und Chemie, t. LXIII, 1897. p. 353.

1. ... Si Ton place clans respace (J'obscrvalioii devaiU lu fentUred aluminium d'un luhcfle décharge de l'espèce décrite précédemment ('). un corps électrisé et isolé, par exemple un disque métallicpie relit' à un électroscope d'Exner constamment protégé contre le rayonnemenl, ce corps est prescpie immédiatement déchargé |)ar les ravon?.

Le signe de la charge est indilVt'rent. Le phénomène a lieu même lorsque le corps électrisé est beaucoup plus éloigné de la fenélre (|ue la limite où la phosphorescence peut se produire. Dans des condilioib les [)lus favorables, ce dernier eilet ne pénètre pas au delà de H*^"; à cette distance, il diminue très vite, |)res(pie soudainement: raclion électri(pie ne de\ient faible cpià une distiince de ^5o*^"'. Il était done

('; l^a diirérencede potentiel des clcclroJcs correspond, dans toutes les expériences suivantes, à une distance explosive de 3*^'" entre des boules dans l'air.

peu vraisemblable que la rapide décharge du corps à cette grande dislance fût due à une action de rayons cathodiques arrivant j usque-là ( * ), el il restait à éclaircir d'où elle provenait. Or, les expériences suivantes montrent que c'est l'air irradié qui se trouve dans le voisinage de la fenêtre qui, se déplaçant vers le corps électrisé, y exerce l'action observée.

Si l'on empêche l'air qui se trouve dans le champ des rayons cathodiques de parvenir jusqu'au corps électrisé, la décharge rapide ne s'effectue pas en dehors de cette région assez nettement délimitée. L'explication tirée de ce phénomène, et qui se trouve confirmée, c'est que l'air traversé par les rayons cathodiques devient conducteur de l'électricité et qu'il conserve sa conductibilité encore quelque temps après que le rayonnement a cessé. Le déplacement de l'air devenu conducteur de la fenêtre au corps chargé s'explique par l'existence des forces électriques dues à la charge.

2. Un premier moyen d'empêcher que l'air parvienne de la fenêtre au corps électrisé, consiste à entourer ce dernier d'une enveloppe impénétrable à l'air. Nous choisissons à cet effet une boîte parallélépipédique de zinc à parois de o""",4 d'épaisseur, et juste assez grande pour contenir l'électroscope d'Exner et un fil d'aluminium fixé au bouton de l'électroscope. La boîte et son contenu peuvent être déplacés ensemble devant la fenêtre. Le fil d'aluminium court d'abord horizontalement sur une longueur de plusieurs centimètres du bouton de l'électroscope vers la paroi de la boîte la plus voisine de la fenêtre, ensuite il monte verticalement sur une longueur de 8*^". Cette extrémité du fil ainsi dirigée vers le haut n'est distante de la paroi que de o*^",5, et elle est destinée à recevoir les rayons. Dans ce but, cette paroi est munie d'une ouverture disposée de façon que les rayons rectilignes venant de la fenêtre puissent atteindre librement le bout vertical du fil, mais non l'électroscope. L'ouverture peut être fermée par des écrans divers. Si nous la laissons d'abord ouverte, le fil et l'électroscope sont ramenés par les rayons produits par une seule décharge de db 200 volts à o ou presque o volt, même si la paroi de la boîte est éloignée de 10*^" de la fenêtre. Si l'ouverture est fermée par une plaque de verre de i^^^jS d'épaisseur, ou par une lame de zinc de G™", 4 d'épaisseur, aucune action ne se produit à l'intérieur de la boite à toutes les distances de la fenêtre. Un morceau de carton de i"*"

(') P. Le:card, Wied. Ann., t. LI, 189^1, p. 2'p. Ce volume, p. SGg.

388 p. LKNAED.

d'épaisseur ne supprime pas totalement l'action; par une irradiation continue, on voit les feuilles de Télectroscope tomber lentement el cela de nouveau à toutes les distances jusqu'à lo*^"*. Couvrons maintenant l'ouverture de manière à la fermer hermétiquement avec une feuille d'aluminium de o"*",oo3 d'épaisseur (épaisseur de la fenêtre), que nous savons être très pénétrable pour les rajons cathodiques; le résultat est alors tout autre, en ce sens qu'il est différent selon que la distance entre la fenêtre et la paroi de la boîte est supérieure ou inférieure à 4^"* Si la distance est inférieure à 4^"S 1^ décharge est instantanée, comme lorsque l'ouverture est découverte; est'-elle supérieure à 4^"» Isi décharge a lieu très lentement. Par exemple :

Distance entre la boite et la fenêtre. i,5 a, 5 3,5 4>'^ ^«^ 7j^ locm

Le potentiel tombe sous Teflet ) . ^ ^ ■.

j. j , , , 1 A } o ^> o «a i.»o i6o J78voIts

d une décharge de -h 200 volts à )

Quand la charge est négative, le résultat est en gros le même. La distance de 4^*" entre la boîte et la fenêtre, pour laquelle a juste encore lieu la décharge soudaine et totale,estprécisémcnt celle à laquelle les rajons cathodiques pénètrent encore dans l'intérieur de la boîte, comme on peut s'en convaincre facilement à l'aide d'un écran à la cétone (*), qui, placé dans la boite derrière la feuille d'aluminium, n'est précisément éclairé que jusqu'à cette distance. Si l'on remplace l'écran à la cétone par un écran au platinocjanure de barj^um, on constate que ce dernier est lui aussi extraordinairement lumineux tant que l'éloignement ne dépasse pas 4*'"> pl"s loin, il s'obscurcit. Toutefois, comme on le coiislale par une observalion plus alteiitive, rt)b.scurcissenienl n'est pas lout à fait complet; une lumière faible continue à subsister jus(|irà d'assez grandes distances. L'écran au plalinocjanure de harjiim est sensible aux rayons découverts avec son aide |>ar M. Ronl^en, Técran à la cctone est tout à fait insensible à ces mêmes rajons; il est très sensible seulement pour l(»s rayons cathodiques très forlenieut déviables. Les fortes actions élcclriques observées dans la boîte appartiennent donc aux rayons cathodiques très déviablcs (|ui ont pénétré dans Tintérieur de la boîte, les inlluences faibles à Je plus grandes distances aux rayons Rtinlgen existant en traces à cùlé dos rayons calbodicpies. On comprend facilement que notre appareil ne puisse nous fournir que des traces de ces derniers rayons. Caries rayons émis par la cathode ne rencontrent dans notre appareil aucun

(') Papier imprégné de pcnladécylparalolylcétoiie.

EXTRAITS DK DIFFÉRENTS !yÉMOIRES. SSq

obstacle forlemenl absorbant, qui puisse de son côté envoyer des rayons vers l'espace d'observation ('); les rayons cathodiques ne traversent que la très mince fenêtre el Tair. Or ce sont les milieux fortement absorbants, comme Ta démontre M. Runtgen, qui transforment le plus énergiquement l'une des espèces de rayons dans l'autre.

3. Un autre moyen de maintenir l'air irradié à l'écart du corps ëlectrisé est un puissant courant d'air. Nous plaçons maintenant devant la fenêtre l'électroscope et le fil d'aluminium déjà employés, sans les protéger. L'électroscope est de lo*^"' plus éloigné de la fenêtre que l'extrémité du fil repliée vers le haut, sur laquelle on enverra les rayons. Encore plus loin de la fenêtre se trouve un ventilateur centrifuge, capable de diriger vers la fenêtre un courant d'air de i5*^" de largeur, passant sur l'électroscope et le fil d'aluminium. Si le ventilateur n'est pas en activité, il suffit de nouveau d'une seule décharge dans le tube producteur de rayons pour faire tomber le potentiel de sa valeur initiale 200 volts à o ou presque o volt, et cela à toutes les distances entre le fil et la fenêtre jusqu'à 10*^"* et plus. Au contraire, quand le courant d'air est établi, la décharge complète ne s'effectue que dans les cinq premiers centimètres à partir de la fenêtre; au delà l'efTet est très faible. Par exemple, le potentiel résiduel qui subsiste aux distances de 2*™, 3"", 5*^'", 7'", 10'''" entre la fenêtre et le fil s'élève à o, o, o, 1^4) ï85 volts.

Les charges positive et négative se comportèrent encore de la même manière. La distance jusqu'à laquelle un écran à la cétone brille encore se trouve être également 5^'". Il faut de nouveau attribuer à des traces de rayons Riintgen le faible effet observé à de plus grandes dislances.

Si l'on place dans l'air immobile, entre la fenêtre et le corps électrisé, une lame de métal épaisse el pas trop petite, l'effet disparaît comme onpouvaits'yattendre; si l'on interrompt alors le rayonnement, et si l'on enlève avec précaution la lame de métal, il se produit une décharge lente de l'électroscope durant 10 secondes environ. On peut observer aussi un effet semblable, sans l'aide de la lame de métal, après une irradiation longue et continue, et cet effet est particulièrement régulier dans la boîte à paroi d'aluminium; il est seulement nécessaire, au moyen d'une bouteille de Leyde reliée au système

(') L'influence des rayons de HOntgcn clait négligeable dans toutes les expériences citées dans les Mémoires précédents. {Note abrégée.)

390 p. LBNABD.

cliargé, de ralenlir assez la décharge pour qu'elle ne soit pas eicoit complète même après une longue irradia lion. De telles expërieie» montrent directement que la modification de Tétai de Pair subside encore un certain temps après Firradiation.

A. L'air traversé par les rayons cathodiques contient des noTin de condensation de la vapeur, il peut former des brouillards. Ccslce que l'on prouve facilement au moyen d'un jel de vapeur, d'après b méthode de Aitken et R. von Ilelmhollz (•). Si le jet de vapeorse trouve à une distance de i*^"^,5 de la fenêtre munie comme d'habitudf d'un écran métallique relié au sol, l'action sur le jet est aussi fortf qu'elle peut l'être; le jel tout entier apparaît blanc clairet semblable à un épais nuage. A la distance de 3*^" et de 4*^"^ on constate également une action très puissante. V la distance de o*"", l'action varie de décharge à décharge, tantôt énergique par à-cou|>s, et tantôt seulement très faihle, A de plus grandes distances encore, jusqu'à 10". on n'ohserve qu'une action extrêmement vague, quelquefois pourtant interrompue par un elFet intense durant assez longtemps, ce dernier ne se produisant jamais qu'à la partie supérieure du jet. Lr distance limite 5*^'" au-dessous de laquelle les effets de condensation intense ne font jamais défaut, est aussi la distance jusqu'à laquellcle* rayons cathodiques agissent sur l'écran à la cétone. L'effet intense qui se produit quelcpiefois à distance plus grande doit être attribué à des peiinrhations dans Tair de la salle et à la circonstance quel air ^ardt' (|ii<'l(ni(' temps encore après le ravonneinenl son pouvoir ue condensation coinnie sa condnctihilité électricpie. On constate ce fait lors(pron |)lac(* In jet ch* vapcMir, non plus comme jus(ju'ici ju>le on fac(î (le la fenèlre, mais à 8*^'" à 10"" de coté et environ à 3*^"* de distance (le la paroi (jui |)orle la fenc'tre; l'action ne se produit pa> alors, ou hien elle ap|)arail de nouveau irrégulièrement, sons fonm' (le nuage, mais alors fortcîinenl : le jet d(» vapeur se trouve hors de h portée» (les rayons catho(li(|ues. Si maintenant on sonflle douccinenl ave(! la houcln; devant la fenêtre du C(jté du jet, il se produit imman- (pial)lenient une action intens(\ On empêche rellel énergique qui se produit j>arrois sans (j 11*011 souille en plaçant perpendiculainMiiciil i« la |)aroi (pii j)orl(» la ienêtre un écran de verre ou de métal entre la fenêtre et le jet (h* vapeur.

(') AiTKKN, Tnins. /{tn . .Vor. Kilimb., t. \X\, i«Ki, p. iU;. — W. v. Helmiiolt Wied. Ann.,i. \X\II, i^s-, p. 1.

Quand le jet de vapeur se trouve de nouveau en face de la fenêtre, environ à 3*"" de celle-ci, si Ton interpose de la feuille d'aluminium mince entre ce jet et la fenêtre, Teffet n'est pas arrêté. A travers une lame d'aluminium de o'"*",3 d'épaisseur, on n'observe que des iraces d'action 1res faible, moins encore à travers un carton de i™'", 2 d'épaisseur et presque rien à travers une lame de verre de même épaisseur....

M. A. Paulsen a établi une théorie de l'aurore boréale fondée sur les propriétés des rayons cathodiques (*); il y présume l'action condensatrire de ces rayons, et montre que les rayons de l'aurore boréale agissent réellement comme cause de formation des nuages.

Y. ~ SUR LES PROPRIÉTÉS ÉLEGTROSTATIfltUES DES RATOHS GATHODIfltUES.

Traduit de Tallemand par E. BLOGH et Th. COLIN.

4nnalen cler Physik und C hernie, t. L\1V, 1898, p. 279.

Depuis l'expérience de M. Peirin (*) sur la charge négative que les rayons cathodiques communiquent à un cylindre de Faraday placé dans le tube producteur des rayons, il parait vraisemblable que ceux-ci sont formés de particules d'espèce nouvelle douées d'inertie et transportant une charge négative. Il était bon cependant de vérifier ce résultat en recevant les rayons dans un vide complet, de manière à éviter toute objection provenant delà présence du ga/. résiduel. C'est le but qui a été poursuivi dans ce travail, lequel renferme en outre Tétude de toutes les propriétés électrostatiques des rayons cathodiques. Il confirme et complète des résultats dont la priorité est acquise à MM. J.-J. Thomson r») et W. Wien (M-

1. Les rayons cathodiques produits par un tube de décharge sortent par une fenêtre d'aluminium de o™™,oo3 d'épaisseur et de i'""',8 de diamètre {cf. le premier Mémoire) pour pénétrer dans un espace d'observation constitué par un tube de verre où l'on a fait le vide le plus complet qu'il soit possible d'at-

(*) Paulsen, Sur la nature et l'origine de l'aurore boréale (Extrait des Obs, de Godthaab)y Copenhague, 189'»: Bull, de l'Acad. Roy. des Se. de Danemark, 8 mars i»**'*).'».

(-) Perrin, Comptes rendus, t. CXXl, 1898, p. ii3o.

(*) J.-J. Thomson, Philosophical Magazine, 5" série, t. XLIV, 1897, P* '^^^'

(*) W. Wien, Verhandl. der phys. Gesell. zu Berlin, t. XVI, 1897, P- '^-

39^ p. LENARD.

teindre. La pression résiduelle totale est évaluée à 3 x lo-' atmosphère. Les rayons traversent «rabord deux diaphragmes reliés au sol et placés à 3*" et 6*" de la fenêtre; ils arrivent ensuite sur une plaque d'aluminium isolée quel'on peut réunir à un électroscope d'Exner ou à un électromètre à quadrants. Cette plaque est enfermée dans une boite métallique cylindrique dont la paroi antérieure percée d'une ouverture pour recevoir les rayons est à 8*"" de la fenêtre. L'espace d'observation est, du reste, électrostatiquement protégé. Si l'on produit la décharge, la plaque d'aluminium prend aussitôt une charge négative, qui ne se produit pas si l'on détourne les rayons de la fenêtre aa moyen d'un aimant. Cette expérience, imitée de celle de M. Perrin, montre que les rayons cathodiques emportent avec eux, à travers une fenêtre d'aluminium, et à travers le vide absolu (où la décharge refuse de passer), une charge négative.

2. Pour les expériences qui suivent on a disposé dans Fcspace d'observation un condensateur formé de deux plateaux rectangulaires placés parallèlement l'un à Faulre, de façon que le faisceau, après avoir d'abord traversé trois diaphragmes reliés au sol, passe symétriquement entre les plateaux, et cela parallèlement à leur plus long côté. Les plateaux sont longs de 4^'"io5, larges de i**"',62, et sont distants l'un de l'autre de 2^*", 35; les deux premiers diaphragmes sont exactement ceux qui ont été précédemment employés, le troisième est la paroi antérieure utilisée pour elle-même de l'enveloppe cylindrique dans sa position primitive; le milieu du condensateur se trouve à 5*""' de ce troisième diaphragme.

Nous nous assurons d'abord que le condensateur garde sans perle appréciable la charge électrique qui lui est communiquée, même lorsque les rayons le traversent transversalement, et lorsqu'il est assez fortement chargé pour que la différence de potentiel enlre ses plateaux corresponde dans l'air à une longueur d'étincelles de plusieurs millimètres; il n'est du reste possible, en aucun cas, de faire passer une décharge électrique entre les plateaux. L'espace d'observation est donc, comme dans les expériences précédentes, ccmiplètement isolant, cl reste tel, même quand il est traversé par les rayons. Pour les expériences présentes, Tun des plateaux du condensateur est relié à l'enveloppe communiquant au sol, laquelle entoure comme

1* f * j ^ j , j le «^

une petite machine à iniluence placée tlans Fenveloppe.

Nous allons porter notre attention sur la manière dont se corn-

portent les rayons dans le champ électri(|ue du condensateur. ^^

celui-ci n'est pas chargé, le faisceau se dirige rectilignement vers

l'extrémité du tube récepteur; si le condensateur est chargé, le fais-

ceau se recoiirbe, et eela toujours dans un sens tel que sa concavité «oit tournée vers le plateau positif; la tache verle phosphorescente qui marque Textrémité du faisceau se trouve maintenant sur la paroi latérale de l'espace d'observation, à quelque distance de la plaque positive du condensateur. Elle y reste fixe aussi longtemps que la charge du condensateur ne varie pas, elle se rapproche du plateau positif lorsque la charge est plus forte, elle s'en éloigne dans le cas contraire. Ainsi se trouve démontrée la déviation électrostatique des rayons cathodiques.

Les données quantitatives étaient les suivantes. La distance m de la tache phosphorescente au milieu du condensateur dépendait de la différence de potentiel P entre les plateaux du condensateur.

Différence

Champ

Position

de potentiel.

électrique.

de la tache, m.

volts

.G S. (magn

cm

cm *^-scc-*

20,9. lo'o