R-VYONS CATHODIQUES DANS LES GAZ
écran fluorescent (fixé à une pièce en fer permettant de I(; déplacer au moyen d'un aimant).
Si par exemple, le tube T^ est rempli d'air que l'on raréfie progressivement, le faisceau qui a traversé le diaphragme est de moins en moins diffus et devient perceptible à des distances déplus en plus grandes.
A la pression de lo centimètres de mercure, l'écran s'illumine à f^g^j centimètres de la fenêtre. A la pression de i millimètre, les rayons peuvent parcourir un espace de i mètre.
En même temps la diffusion diminue ; au début la région phosphorescente est mal définie et comme entourée d'un halo. A mesure que la raréfaction augmente ce halo diminue et à la pression de ()"*^",i, il a disparu complètement : on a alors une tache phosphorescente dont le diamètre est exactement celui (piexigela propagation rectiligne du faisceau issu de la fenêtre (*t limité par le diaphragme.
La luminescence de Tair dispai^aît peu à peu quand la pression diminue.
Avec l'hydrogène, les rayons se propagent déjà sans diffusion notable à la pression de i8 centimètres.
Ainsi la présence d'un milieu gazeux s'oppose à la propagation des rayons Lénard. Cette absorption ne dépend que de la densité du gaz traversé, autrement dit de sa masse spécifique. Lénard a constaté que cette loi ne s'applique pas seulement aux gaz, mais à tous les corps. Des plaques de même masse à surface égale donnent sur Técran des ombres identiques.
La pression (ou plus probablement la différence de potentiel de la décli^rge) dans le tube producteur, a une grande influence sur la puissance de pénétration des rayons. Celle-ci augmente avec la raréfaction dans ce tube.
Si le vide est fait aussi complètement que possible dans le tube récepteur T^ au point qu'une décharge électrique ne puisse le traverser, le milieu ainsi raréfié est parfaitement apte à la propagation des rayons, et toute diffusion disparaît.
Les rayons obtenus dans le tube T^ sous forme de faisceau défini se prêtent aisément à l'étude des actions magnétiques et électriques.
La déviation magnétique des rayons observés dans le tube T' dépend uniquement de la chute de potentiel dans le tube T : elle est absolument indépendante de la pression et de
88 EXPÉRIENCES DE M. LÉNAïîD
la nature du gaz contenu dans le tube récepteur T' ; linfluence de ce gaz s'exerce donc uniquement sur la diffusion des rayons, et ne modifie pas la vitesse des particules en mouvement.
Si un champ électrostatique est disposé dans le sens de propagation des rayons, nous savons par les expériences de M. J. Perrin, que leur vitesse est modifiée. M. Lénard a en effet constaté que la déviation magnétique augmente ou diminue suivant le sens du champ électrique franchi.
MM. Lénard, Mac Clelland (^) ont reconnu que les rayons dont il vient d'être question transportent des charges négatives. La méthode employée était celle de M. J. Perrin.
Des expériences de M. Lénard et de celles de M. W. Wien (^), il résulte que pour les rayons cathodiques externes le rapport a la même valeur que pour les rayons ordinaires : la
vitesse est également de même ordre, elle peut atteindre le tiers de la vitesse de la lumière pour certains rayons.
(i) Procccd. of Roy . Soc, t. LXI, p. 227.
(?.) Wied Afui.. LXV (1898). Journal de Phys., Vil, p. 5Gi
CHATMTRE XIV
Rôle de l'électrisation des parois. — La résistance d un tul)c à rayons cathodiques, exprimée en volts, ou en longueur d'étincelle équivalente, dépend en apparence d'une foule de conditions, telles que la pression du gaz, le diamètre et la forme de l'ampoule, la forme des électrodes, leur position, leur distance, etc.
. Il est facile de s'assurer qu'en réalité cette résistance dépend uniquement de la section, à l'origine, du faisceau cathodique, section qui dans un tube donné, se réduit progressivement, comme nous l'avons vu, quand le degré de vide s'élève.
Soient par exemple les tubes représentés figure 36; suppo-
sons le vide assez avancé pour que le faisceau cathodique soit bien visible dans tous. A étant reliée au pôle positif d'une
(i) ViLLARD. Société française de physique (mars et juin 1898). Journal de physique^ 3° série, t. VIII, p. 5 et 140 (1899). Comptes rendus^ t. CXXVI, p. 1339 et i5G4 (1898); t. CXXYII, p. 173 et 223 (18981.
bobine d'induction, si C, est cathode, on a un faisceau large, et la résistance équivaut à quelques millimètres d'étincelle. En C2 ou Gg le faisceau sera plus étroit, et la résistance sensiblement plus forte. Elle atteindra plusieurs centimètres d'étincelle pour G,^, mais il n'y aura dans ce tube qu'un filet cathodique très fm. Il en sera de même en G5 bien que le tube soit de même diamètre que G^. Pour G^, au contraire, la résistance sera très faible, mais l'émission a lieu par toute la surface du m servant de cathode (sauf pour de très basses pressions).
Réunissons en quantité Go et G3, la section radiante est doublée, l'étincelle équivalente est notablement réduite.
La présence d'un diaphragme percé d'un trou étroit (G5) réduit le faisceau cathodique au même diamètre qu'en C,^, et la résistance est la même.
Le diamètre de la cathode importe au contraire fort peu, pourvu qu'il soit supérieur à celui du faisceau émis, dans les mêmes conditions, par une cathode aussi large que le tube (^) (lig. 36, C3).
On peut faire varier autrement la section d'émission. Il suffit de rapprocher l'anode de la cathode, et de la transporter par exemple en A^ ou A'^ (G2 étant cathode).
On peut également remplacer la cathode plane par une cathode en forme de calotte sphérique concave (fig. 36, G/). Le faisceau conserve le même diamètre à l'origine (les autres conditions n'ayant pas changé bien entendu) mais il constitue, comme on l'a vu, un cône creux, et l'émission se fait presque uniquement suivant un anneau de peu d'épaisseur. La résistance est sensiblement plus forte qu'avec une cathode plane ou légèrement convexe.
Enfin on sait qu'un accroissement de raréfaction augmente la résistance et réduit en même temps le faisceau.
Il est certain que la paroi joue un rôle prépondérant dans ces phénomènes ; en effet la région d'émission tend à se centrer sur le tube si celui-ci est de révolution; dans ce cas elle est circulaire. Dune manière générale elle possède toujours la même symétrie que le tube et subit le contre-coup de toute déformation des parois. Si, par exemple, une ampoule latérale
(1) 11 convient de protéger par du verre la face postérieure des cathodes étroites, sans quoi celle-ci émettrait aussi des rayons et la surface active serait augmentée.
• lîOLE DE L ELECTIIISATIOX DES PAHOIS 91
est soufflée au niveau de la cathode, la région radiante est décentrée du côté de Tampoule, et si la pression est suffisante pour que cette région ne se réduise pas à un point, elle présente une forme à peu près triangulaire (^). Au contraire, un décentrage notable de la cathode est à peu près sans effet ' fig. 3y G et C), il l'est tout à fait en C^'. Enfin, si Ton met
devant la cathode, à lo ou i5 millimètres, un diaphragme à trou, c est en face du centre du trou {^) que les rayons cathodiques se forment, pourvu que le diaphragme soit compris dans Tespace obscur (fig. 37, C^^').
Cette action des parois est évidemment d'ordre électrique ; cela est manifeste dans le cas 011 le resserrement du faisceau s'obtient en rapprochant l'anode de la cathode.
Nous avons vu précédemment que dans un tube à rayons cathodiques les parois sont à un potentiel d'autant plus voisin de celui de l'anode que le degré de vide est plus élevé, et qu'il en est ainsi jusque tout près de la cathode, dans le voisinage immédiat de laquelle a lieu presque toute la chute de potentiel.
On peut donc affirmer que vers la cathode les parois sont chargées positivement (^). Cette influence exercée par l'électrisation intérieure des parois peut être mise en évidence par diverses expériences :
Si par exemple on dispose à quelques millimètres en avant de la cathode un anneau métallique (ffg. 11, p. 3c)), il suffit de
(i) L'observation de la région radiante se fait aisément en considérant la couche lumineuse violacée qui recouvre la partie correspondante de la cathode. On la rend encore plus visible en prenant une cathode en magnésium; la région en question se dessine alors en vert, (vapeur de Mg.). La photographie la montre également avec beaucoup de netteté.
(2) Le faisceau cathodique a un diamètre bien inférieur à celui du trou.
(3j II s'agit, bien entendu, de charges distribuées sur la paroi intérieure.
