CHAPITRE II Nature des rayons X

§ I. — Préliminaires

z'Vvant d'exposer, même succintement, les hypothèses sur les rayons X, il est utile de rappeler certaines propriétés de la lumière.

On sait que la lumière se propage par onduïations, que sa vitesse est de 300 000 kilomètres à la seconde, soit 75 000 lieues. Elle met, pour citer un exemple, 8 minutes 13 secondes pour nous venir du soleil qui est éloigné delà terre de 37 millions de lieues.

Lorsqu'on fait passer un rayon lumineux au travers d'un prisme, et qu'on reçoit sur un écran le rayon à sa sortie, on constate que la lumière blanche s'est décomposée en sept couleurs principales :

Rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet.

C'est ce qu'on appelle le spectre solaire.

En traversant le prisme, les rayons se séparent à cause de la différence de leur longueur d'ondulation. Nos yeux, du moins, ne perçoivent que ces sept couleurs, mais il existe d'autres radiations en-deça du rouge appelées infra-rouges et au-delà du violet, appelées ultra-violettes.

Les premières, les infra-rouges, sont des radiations calorifiques, elles sont décelées par le thermomètre et lebolomètre. Les radiations ultra violettes sont actiniques et impressionnent les plaques photographiques.

On a constaté que les corps organiques absorbent davantage les rayons ultra-violets que les sels métalliques.

Les longueurs d'onde du rouge et du violet sont de 620 et 423 microns (1). Le nombre de vibrations est respectivement de 585 et 700 mille milliards par seconde.

Nos yeux ne perçoivent donc que les vibrations lumineuses comprises entre ces deux chiffres (rouge à violet).

On a construit des instruments qui nous ont permis de photographier des rayons ultra-violets de 294 microns d^, longueur d'onde, et d'enregistrer des radiations calorifiques jusqu'à 1940 microns (infra-rouge). On voit que l'homme

ig. 2. —Médaille en aluminium, traversée par les Raj^ons X (Exp. de M. Radiguet).

sait, par son génie, suppléer aux limites étroites des sens, dont la nature l'a doué, en construisant des instruments capables de lui révéler l'invisible.

Il existe peut-être, dans la nature, des yeux d'animaux qui perçoivent d'autres radiations que nous, mais les différences avec l'organe visuel de l'homme ne doivent pas être considérables, car les ex})ériences faites à ce sujet ont démontré, lorsqu'on projette les ordonnées, que les courbes se confondent presque et que le maximum a ]ieu dans le jaune.

(1) Le micron (u.) est ia millionième partie du mètre

§ II Hypothèses sur la nature des rayons X

Le mot rayon a été appliqué aux vibrations inconnues découvertes par le docteur Rœntgen, parce qu'elles ont produit des silhouettes par l'interposition d'un corps entre elles et la surlace d'une plaque photographique.

Ils semblent donc agir là, comme les rayons lumineux (visibles ou invisibles); comme eux ils produisent de l'ombre, ils donnent des fluorescences et ont une action chimique. Pourtant ils se comportent autrement que les rayons ultraviolets, mais ne serait-il pas permis de croire que leurs vibrations, plus petites que la lumière et le mode de propagation, qui parait être longitudinal, seraient la cause de leurs curieuses propriétés?

La propagation des ondes liquides et lumineuses s'opère par des ondulations ayant les nœuds et les ventres dans le sens vertical de la propagation, tandis que les ondes sonores et électriques sembleraient décrire des sinuosités dans le sens longitudinal de la propagation. On ignore comment se comportent les vibrations calorifiques.

On n'a pu vérifier si les rayons X ont un pouvoir calorifique. On a constaté par exemple, qu'ils se propageaient toujours en ligne droite et qu'ils ne se réfractaient, ni se réfléchissaient pas. Un grand nombre d'expériences a été fait à ce sujet M. Henri Becquerel a constaté que les rayons invisibles émis par les sels d'urane en fluorescence, se polarsaient, se réfractaient; les rayons X ont donné des résultats négatifs. M. Jean Perrin, alors préparateur à l'Ecole normale supérieure, n'a obtenu aussi aucun résultat sur les expériences de reflexion.

Les rayons X ne se réfléchissent donc pas.

Ils ne réfractent pas. — On divisa un taisceau en deux parties : une moitié fut masquée d'abord par un prisme en paraffine de 20°, puis, par un autre en cire de 90° ; la moitié libre du faisceau tombait sur une plaque sensible, la seconde moitié, passant au trayers du prisme, vint prolonger la première sur la plaque sans accuser aucune déviation. M, Baulard en reprenant ces expériences et en les faisant dans le vide n'a obtenu aucun résultat.

Enfin les phénomènes de diffraction n'ont pas donné de résultats. (Expériences de M. Sagnac).

Les rayons cathodiques sont déviés par un aimant ; des champs magnétiques très intenses n'ont produit aucun effet sur les rayons X.

On se trouve donc en présence d'un agent nouveavi (pour nous) où si Ion préfère, d'un mode, jusqu'ici insoupçonné, de Fénergie.

// ne semble pcis qu'il y ait identité absolue entre les rayons cathodiques et les rayons X.

Le docteur Rœntgen pense que ces rayons sont produits par les vibrations cathodiques à la surface intérieure de l'ampoule et qu'ils en sont, pour ainsi dire, le prolongement.

Les vibrations seraient peut-être de deux natures, les unes seraient localisées dans un tube, les autres passeraient au travers des parois de verre, lequel ferait ainsi (pour employer une expression typique) l'office d'une passoire.

Cette hj^pothèse n'a rien d'invraisemblable en soi, puisqu'on constate que les radiations partent du pôle négatif, alors qu'on ne remarque rien au pôle positif; pourtant, les deux électrodes doivent dégager de l'énergie.

Les rayons en passant au travers du verre, par le travail, mécanique considérable qu'ils mettraient enjeu, produiraient la fluorescence, qu'on remarque dans l'ampoule vers le pôle positif.

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M. J. Perrin a observé qu'en déviant le rayonnement cathodique, avec un aimant on changeait l'aire de production des rayons X.

On a constaté qu'en frappant certain corps métalliques les raj'ons X acquéraient des propriétés nouvelles, c'est-à-dire paraissaient subir une transformation. Il se formerait des rayons secondaires lesquels sont vivement absorbés par l'air (expériences de MM. Sagnac, Becquerel, Curie).

// ne parait pas non plus que les rayons puissent être comparés aux radiations ultra-violettes.

M. Albert Nodon a soumis une plaque sensible, enveloppée de papiers opaques à la lumière, pendant 15 minutes à l'action d'un arc voltaïque, éloigné de 40 centimètres, sans avoir aucune trace sur la plaque. On sait pourtant que l'arc est très riche en rayons ultra-violets.

D'un autre côté M. Charles Henry admet que ce sont des rayons ultra-violets à vibrations transversales ; comme eux ils ^déchargent les corps électrisés et illuminent les corps phosphorescents. Les rayons cathodiques seraient des rayons X chargés de matière (le courant de l'anode à la cathode comportant une décomposition électrolytique). Ces rayons chargés, seraient assimilables à un courant constant et dès lors susceptibles d'être déviés par l'aimant ; les ra^^ons débarrassés de matière (épurés en quelque sorte) deviendraient les rayons X à vibrations transversales, ayant tous les caractères de courants alternatifs et de haute fréquence. On peut admettre que toutes les sources de lumière suffisamment intenses émettent des rayons X, mais en petite quantité, comparativement à l'ampoule de Crookes.

Les rayons Xet les phénomènes électriques.

Au point de vue électrique les rayons X déchargent un électroscope (l'appareil étant à l'abri de toute perturbation et enfermé dans une boite en aluminium).

L'électroscope étant chargé, les feuilles d'or divergentes, l'écran en face l'ampoule de Crookes, pouvant être chargé à volonté, voici ce qu'ont constaté MM. Benoit etHurmuzescu, qui sont les auteurs de ces recherches.

1° Qu'avec seize feuilles de papier noir superposées, la •chute des feuilles d'or est immédiate et complète, en quelques secondes, les feuilles ne se relèvent pas.

2^' Qu'avec une plaque de laiton de deux dixièmes de millimètre d'épaisseur on ne remarque aucun changement dans la divergence des feuilles d'or.

3° Qu'avec une plaque en aluminium de un dixième de millimètre la chute est immédiate et complète, même résultat avec une plaque d'aluminium atteignant jusqu'à un millimètre d'épaisseur, le tube de Crookes étant éloigné de trente centimètres.

En continuant ces expériences, les mêmes auteurs ont constaté que les rayons X pouvaient décharger les corps électrisés .mus les rencontrer. Si un faisceau de rayons passe entre deux boules métalliques, sans les toucher et si une seule est char-^ gée, elle se déchargera et l'autre se chargera jusqu'à ce que les deux boules soient également chargées.

Il ressortirait donc que les rayons X ont une action électrique ambiante dans les milieux où ils se propagent.

Le professeur SchuUer écarte l'hypothèse des ondes longitudinales par la raison de l'absence de réflexion, de réfraction, d'interférence. Le fait que la charge électrique des parois de l'ampoule, provenant des rayons cathodiques, peut provoquer des vibrations électriques locales dans les corps environnants, suffit pour expliquer que ces vibrations produisent la phosphorescence et la fluorescence ainsi qi:e les actions photograpliiqaes.

Fig. 4. — L'homme squelette, photographié.

Fig. 5. — Le même radiographié.

(Exp. de M. Radiguet).

M. Tesla, le célèbre électricien^ donne Texplicalion suivantede ces phénomènes : il est admis que le courant cathodique est composé de particules de matière lancées avec force de l'électrode et avec une vitesse considérable, pouvant atteindre 100 kilomètres à la seconde et même plus.

La matière, avec cette vitesse doit sûrement pénétrer à ^{ne grande profondeur dans les obstracles qu'elle rencontre, (si les lois de la mécanique sont applicables aux rayons cathodiques). La matière semble réduite à un état primordial dont la force et la vitesse sont inconnues, de telsphénomènes n'ayant pas été étudiés jusqu'à ce jour. Ce qui est intéressant à considérer c'est l'observation qu'un corps est d'autant plus opaque aux rayons X qu'il est plus dense, ce qui semble corroborei- l'iwpothèse ci-dessus.

M. Henri Becquerel dit que la tache anticathodique (1) sur l'ampoule est un phénomène électrique, c'est le siège d'une activité considérable qui provoquerait la phosphoresi:ence de la plaque photographiqueetpar suite la réduction des sels d'argent par les radiations phosphorescentes excitées sur place.

M. Dufour qui a étudié l'action des rayons X sur les corps électrisés conclut que :

« Les radiations actiniques qui émanent de la surface des tubes de Crookes et agissent à travers des corps opaques (optiquement) sur une plaque photographique paraissent avoir une origine électrique ; elles constituent un phénomène analogue à l'effluve électrique et agissent comme elle sur une plaque photographique. »

La perméabilité des corps aux rayons X varie avec leur constante diélectrique et leur conductibilité électrique, elle parait être sans relations avec leurs propriétés optiques.

(1) On appelle partie anticathodiqiie de l'ampoule, la partie qui reçoit les rayons cathodiques, c'est l'aire de concentration.

Fig. 6. — : Main radiographiée.

Si cela était absolument démoiilré on arriverait ainsi au cycle complet des modifications de l'énergie :

Chaleur, lumière, radiation, électricité.

De sorte que les effets des radiations ultra-violettes seraient reliés aux radiations électriques, par les pliénomènes des rayons X.

Fig. 7. — Cage thoracique radiographiée.