SPECTRES ÉLECTRIQUES

Méiiiolri" lu à rinsfitut dans la s(^ancp rtu 31 octobre 1859.

Par E. ROBIQUET.

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Depuis que Fraunhofer [ 1 ), pafla découverte des raies du spccre, a ouvert une vaste carrière aux investigations des physiciens, in grand nombre de travaux ont été publiés sur cet intéressant aijet : parmi les plus remarquables on doit citer ceux de UM. Léon Foucault^ Brewster, Miller et Daniel etE. Becquerel.

Fraunhofer pensait que les raies des différents spectres dépendaient de la constitution même de la source lumineuse dans aquelle certaines espèces de rayons manquaient complètement, îleste à connaître la cause qui produit cette absence de lumière.

La première idée qui me vint à l'esprit fut que ces raies itaient un effet d'interférence; mais en recevant un spectre soaire sur un écran et plaçant très-près du lieu de l'image une; ame de mica d'une épaisseur d'un quart d'onde, aucune des 'aies ne disparut; il n'}^ eut qu'un affaiblissement à peine sensible dans la teinte des diverses parties colorées du spectre.

Au moyen d'un petit support à vis micrométrique, armé l'une lame de mica de la même épaisseur que la précédente , 'amenai très-facilement cette lame , dont les bords étaient îoupés netj à diviser en deux par son arête verticale l'une des

(l) Mémoires de V Académie royale de Munich^ t. V, p. J9^.

deux raies H; mais ici encore il n'y eut aucune illumiuatîoiJ Un peu plus de réflexion aurait dû m'apprendre qu'attribue l'existence des raies du spectre à un effet d'interférence ou d. diffraction , c'était se mettre en contradiction avec les propre expériences de Fraunhofer. Ce phénomène remarquable est dQ en effet, à une tout autre cause, et voici par quelle suit d'observations j'ai été conduit à en trouver l'explication :

Lorsqu'on fait passer àtravers un fil de platinede i/.odc mil limètre de diamètre et de 5 centimètres de longueur le courail d'une pile de Bunsen de deux éléments, et dont les zmcs oi? une hauteur de 18 centimètres, le fil acquiert une mcandes cence éblouissante, et donne assez de lumière pour qu'on puiss très-facilement lire récriture la plus fine. En plaçant en avar du fil de platine, et à une distance de 3o centimètres, une leii tille achromatique de 5 cenlimèircs de diamètre et au foyer d celle-ci un prisme de flint très-dispersif et ayant un angl de 6o% on obtient un spectre qu'on peut examiner directemed à l'œil nu ou recevoir sur un écran et qui ne présente aucun des raies de Fraunhofer. C'est ce qu'avait vu pour la premièi fois M. Draper. Mais si, sans changer la disposition des piecj précédentes, on interpose entre le fil incandescent et la lentii un cylindre de verre ayant un diamètre de 5 centimètres, ur longueur de 20 centimètres, terminé par des plans de glace faces parallèles et rempli de vapeiu-s d'acide hypoaz-otique a, hydre, aussitôt les raies apparaissent.

Supposons le spectre de Fraunhofer superposé au preceden et voyons comment ces nouvelles raies sont disposées :

Rouge extrême (de B en C) : un groupe de raies très-fim très-nombreuses et à peu près équidistantes.

Rouge (immédiatement après C) : deux raies très-nettes,

Limite de l'orangé et du jaune (un peu avant D) : quatre parfaitement marquées, surtout la troisième. ^

La raie D se retrouve dans le nouveau spectre, et c est la sei parmi les raies de Fraunhofer.

Jaune (entre D et E) : trois raies équidistantes.

Jaune verdâtre (un peu avant E) : deux raies

Fert (entre E et F) : deux groupes de rates fines et noi breuses encore assez yisibles.

rai

Bleu, violet (do F en G) el \iolet de G U ; bix grouitos de aies très- nombreuses à peine visibles.

En remplaçant la vapeur nitreusc par la va]!cur d iode, les aies sont moins faciles à distinguer, il se produit dans le vert t dans le bleu une absorption de lumière très-rcmarquablc.

On voit en effet, dans la première de ces couleurs , deux andes noires, et dans la seconde, In.is bandes ducs à Texit.ence d'une multitude de raies noires très- fines, très-scrrècs. et u'il csl impossible de compter. Quant au violet, non-seulement I !i'y a pas de raies, mais encore i! se produit une sorte d'iUuaination dans cette partie du spectre, d'ordinaire si peu lumi-

ICUSC.

Avec la vapeur de brome, tout le violet et presque tout le ,léu sont absorbes; dans le reste du specire, sont Irès-inégacment distribuées une série de raies peu nombreuses et à peine isibles.

Wec le gaz chlore parraitement sec, il ne se produit pas la dus petite apparence de raies, même avec un cylindre de verre yant 4"',5o de longueur et 5 centimètres de diamètre; il y a eulement une légère illumination des rayons verts et surtout des ayons jaunes. Avec les gaz incolores (oxygène, azote, liydroène acide carbonique) ou les vapeurs également incolores, du ■amphre, du sel ammoniac, de l'alcool, de ia ben/.ine et de 'éther, les raies n'apparaissent pas plus qu'avec le chlore.

Ce qui se passe avec le platine a lieu également avec les mires métaux, du moins avec ceux que j'ai pu observer, tels que e 1er, l'argent, l'or, l'aluminium, le cuivre, lesodmm, le .otassium et le chrome -, seulement l'expérience a dû varier lans sa forme. Les cinq premiers de ces métaux peuvent ,ien être réduits en fils comme le platine , mais leur conducibilité considérable à l'égard du fluide électrique empêche le les maintenir incandescents un temps sufiisant; ils tondent ,t se rompent aussitôt. En remplaçant le crayon inférieur du •égulateur électrique de J. Duboscq par un petit creuset qua- Irangulaire en charbon ayant un centimètre de côte, on a ainsi un mpport au sommet duquel on peut faire tenir 5 ou 0 grammes le métal. Aussitôt que le courant passe , la masse metalhquc •ond, se volatilise, s'arrondit en sphère dont on distingue très-

facilement la partie supérieure au-dessus du creuset. Ou inte rompt brusquement le courant, et le métal reste incandescei un assez long temps pour qu'on puisse observer le spectri Quelque soit le mélal^ dans tous ces spectres, il n'y a jamais e de raies, mais elles apparaissent de nouveau dès qu'on interpos une colonne de vapeurs de brome ^ d'iode ou d'acide bjpoaz( tique entre le métal incandescent et la lentille. Comme la teir pérature baisse très-rapidement , il est seulement possible d distinguer le pbéncmène, mais non de l'analyser. Ces observî lions confirment la prévision de M. L, Foucault (i), qui, e remarquant que les spectres des charbons polaires amenés a rouge blanc ne présentaient pas de raies, en avait conclu qu* devait en être ainsi de tous les corps incandescents.

Ainsi un métal soumis au courant de la pile devient ud source lumineuse qui donnera un spectre sans raies tant qii cette source ne sera pas entourée par sa propre vapeur, faisat fonction d\in écran qui absorbe certains rayons, et on pouri au besoin remplacer cette atmosphère propre par un écran a tificiel, c'cst-i\ dire par des vapeurs d'une autre compositic chimique que celle qu'émet le corps lumineux.

Si ces vapeurs sont transparentes et incolores, l'eiTet sera nu si elles sont transparentes et légèrement colorées, comme 1 chlore, il se produit seulement un effet d'illumination dans ce| laines couleurs du spectre ; enfin, si elles sont fortement coloré( et promptement condensables à la température ambiante, elles sont en quelque sorte tangibles, le phénomène d'absorj lion sera très-manifeste et se traduira par l'apparition de rai( obscures dont le nombre et la largeur varieront pour chaqi espèce d'écran. La disposition de ces raies demeure invariabl quand l'intensité du foyer lumineux est constante et que ' composition de l'atmosphère qui l'entoure et le masque ne variei pas non plus. C'est dans ces conditions que se trouve la lumièi du soleil , dont l'atmosphère est sans cesse identique à elle même.

H en est de même pour le fil de platine incandescent a devant duquel on place une couche de vapeurs colorées, d'an

(i) LItistUut , numéro du 7 féviicr 1 SfiQ.

•uniposition chimique constaïUe; mais si l'iami si)Iitrc cnourant la source lumineuse change chimiquement ou physijiiemcnt de nature, les raies apparaissent dans un ordre tout liÛ'érent.

Les ohservations suivantes viennent confirmer celle maniî ro le voir :

Lorsqu'on regarde le spectre produit par le jet de ga/. d'un )ec-hougie à flamme horizontale, et qu'au moyen d'un écran )j)aque à fente très-étroite, on s'arrange de manière à ne taire omher sur le prisme que le rayonnement de la partie hlcuc de a flamme, on voit très-distinctement apparaître la raie deux ;olles raies vertes séparées par une hande noire , trois raies )ieues, et enfin quatre raies violettes. Le même phénomène se produit, mais d'une maïiière très-affaihlie, avec la partie brilante de la flamme. Yient-on maintenant à répéter la même expérience avec la flamme d'un bec de gaz à vingt trous muni le sa cheminée et d'une corbeille à fentes symétriques, on ne lisîingue plus la plus faible apparence de raies, qu'on se place le manière à viser la partie bleuâtre ou la partie brillante de la .la m me.

Avec la flamme d'une lampe Carcel bien allumée, c'est L\g-rand'' 3eine qu'on distingue la seule raie D; mais vient-on à en enlever ,a cheminée, aussitôt la flamme devient fumeuse, et non-seucment la raie D apparaît dans tout son éclat, mais encore on |listingue deux raies vertes très-faibles. En' observant la flamme l'une bougie , on distingue seulement la raie D et une l aie /erte très-fine ; mais avec la flamme d'uné chandelle dont on a .aissé un peu charbonner la mèche, on aperçoit très-netlement , a raie D, deux raies vertes et une bande noire un peu en avant lies rayons de l'extrême violet.

, Les apparences que présentent les spectres des métaux vola- ;ilisés sous l'influence d'un courant électrique sont cxcessirement curieuses, et la théorie des phénomènes précédents leur ,ist entièrement applicable.

. M. Despretz (i) a vu le premier que la position des raies ne ^?hange pas dans le spectre produit par l'arc du charbon, quel

(î) Co'7iptcs Tcudus de l' Académie des sciences, t. XXXI. •

que soit le nombre des éléments dont la pile se compose, ( qu'il est ég-alement indifférent de disposer ces éléments e quantité ou en tension.

M. L. Foucault (i), dans un mémoire publié en 1849, étudié ces spectres d une manière générale et est arrivé à d( lésultats très-importants. Cet ingénieux physicien a vu qii dans tous ces spectres, comme pour l'arc du charbon, la ra briilante I) se retrouve constamment et à la même place; malgi l'apparence de leur disposition forluite , les raies brillante possèdent toutes la nuance que leur assigne leur réfrangibilit^ et presque toutes ont ime intensité absolue énormément supi rieure à celle du rayon solaire correspondant. Dans le spect de l'argent, M. Foucault a signalé le premier l'existence d'u raie verte d'un éclat éblouissant ingrossissable parles prisme c'est-à-dire constituant une véritable source de lumièi simple.

J'ai commencé par répéter les expériences de M. L. Foucau non pas^ bien entendu, pour en vérifier l'exactitude, mais po m'habituer à ces recherches délicates avant d'observer les an mélallîques dont les spectres n'avaient pas encore été étudiés. Voici ce que j'ai observé pour les arcs des métaux suivants Platine, — Brûle avec une lumière blanche. La raie existe.

Toutes les parties du spectre sont couvertes de bandes noir très-étroilcs, laissant voir entre elles les diverses couleurs al solument comme les lames d'une jalousie laissent passer la 1 mière^ et c'est ainsi que ces interstices paraissent autant de rai< brillantes très-larges parmi lesquelles on distingue dans 1 couleurs suivantes :

Rouge, six raies;

îlouge orangé, trois raies;

Vert, quatre raies très-fines;

Indigo, deux raies.

Toutes ces raies sont d'un éclat éblouissant. Enfin, on obser\ dans le violet-bleu une absorption presque complète ; dans violet, trois larges bandes très-lumineuses, et dans l'extrêir

(i) Bill universelle de Genève, t. p. 222.

iolet deux larges raies obscures correspondant aux doux laics 1 du spectre solaire.

Aluminium. — Lumière très-légèrement bleuâtre. Bandes oires à peu près également distribuées dans toutes les cou- HH's^ mais beaucoup plus larges dans le bleu et dans hi violet, ouble raie D très-brillante.

Or. — Lumière rougeâtre. Raies noires également distribuées ans toutes les nuances. Double raie D peu brillante. Large lie rouge un peu plus lumineuse. Deux raies vertes et une raie loue d'un grand éclat.

Chrome. — Raie D simple. Un groupe de sept raies vertes iillantes, dont les deux extrêmes sont plus brillantes que les \\(\ autres.

Cuivre, — Remarquable par trois raies vertes, brillâmes et cs-larges.

Argent, — Lumière verte. Raie D relativement pâle. Bandes uiies très-étroites^ assez régulièrement espacées dans le rouge, orangé et le jaune. Deux belles raies vertes très-larges et d'un :lat éblouissant.

! Sodium, — Lumière jaune. Double raie D d'un éclat supéeur à toutes les raies brillantes connues.

i Raies rouges très-nombreuses, très-fines et peu lumineuses, aies noires très-fines, à peu près également distribuées dans le iste du spectre.

I Potassium. — Lumière violette. Apparence semblable à celle e l'arc du sodium si ce n'est que la partie violette a plus d'éclat iî est séparée en deux par une large bande noire.

J'ai essayé aussi d'observer les spectres produits par les arcs QS sels colorant le plus vivement la flamme du chalumeau, lais l'observation est très- difficile^ ces sels conduisant mal ou e conduisant pas du tout le courant électrique. A tout instant ou 5t obligé de rétablir, avec un petit excitateur métallique, la comlunication entre les deux charbons^ bien heureux quand le sel, alieu de se volatiliser, n'est pas projeté au dehors du régulateur.

Cependant, avec le chlorure de strontium , il a été possible observer très-distinctement une double raie D^ deux raie» ertes, deux raies bleues, deux raies violettes et de larges andes rouges d'un magnifique éclat.

Curieux de reproduire par la photographie tous les spectre électriques que j'avais pu nettement observer, j'ai rcmplac l'écran sur lequel ils étaient projetés par une glace couverte d j collodion préparé; mais ici de nouvelles difficultés m'attenl daient. Excepté pour l'argent et le sodium, on a la plus grandiB peine à obtenir un arc métallique assez fixe seulement peni dant cinq à dix secondes pour que les bandes et les raielj des spectres projetés ne se déplacent pas à chaque instanlB On n'a donc devant soi qu'un temps insuffisant pour l'expoi' sition du collodion, quelque sensible qu'il soit. De plus tous le . rayons de ces spectres, excepté les rayons violets ù partir dll ceux qui sont à peu de dislancc en avant des deux raies HM sonl fort peu photogéniques quel que soit leur éclat. Il n'y a pal à songer, dans un si court espace de temps ^ à obtenir l'eml preinte de la magnifique raie D du sodium, des raies bleues dl l'aluminium, des deux raies vertes de l'argent et des bandei' rouges du chlorure de strontium; mais à partir des dernier rayons violets de tous les spectres, deux ou trois secondes suf fisent pour obtenir un négatif satisfaisant, et, chose bien remar quable, on observje dans ce spectre invisible pour nos yeux mais qui impressionne si fortement l'iodure d'argent, des raiei et des bandes rappelant par leur disposition la partie coloréj du spectre auquel elles appartiennent. ;

Ainsi, dans toutes les épreuves que j'ai l'honneur de préseii ter à l'Académie, le spectre ne commence qu'un peu avant le deux raies H : souvent ces deux raies se retrouvent élargies e trés-écartées l'une de l'autre, d'autres fois elles se confonden avec d'autres; mais toujours on remarque entre les dernier rayons violets et le spectre invisible une ligne de démarcatioi bien tranchée, qui se traduit dans l'image photographique pa une empreinte semblant enlevée à l'emporte-pièce. Ces épreu ves présentent les apparences suivantes :

Platine. — Larges bandes alternativement noires et blanche et inégalement espacées. Les deux raies H sont remplacées pa deux larges bandes noires.

Argent, — Deux larges bandes blanches en avant des deu: raies H qui sont remplacées par quatre raies blanches.

Fer, — Raies blanches et noires très-serrées et très-fines alj

:rnant les unes avec les antres, sans qu'il soit pos^hlo de istingiier la place correspondant aux deux raies II; niais on oit très-bien où commencent les rayons ultra-violets.

Sodium, — Larges bandes noires, séparées par riuelques raies lanches.

aluminium. — Même apparence que le spectre précédent. 11 ne faut pas confondre les raies brillantes des spectres élec- •iques des différents arcs métalliques dont il vient d'être queson avec celles des spectres produits par l'étincelle éleclri(jue, tqui sont dues, ainsi que .^1. Masson l'a prouvé, aux radiations es particules matérielles arrachées par le flux électrique et lansportécs à l'état d'incandescence à travers l'espace qui séare les extrémités des conducteurs.

I. Ces raies secondaires se produisent trés-souvent lorsqu'on \ ommence à faire passer le courant électrique à travers les \ harbons du régulateur, et que le métal n'est pas encore soumis \- une évaporation régulière.

I îl est facile de les distinguer des raies fixes, car on les voit 1; e former par saccades et apparaître ou disparaître presque in- I tantanément. Je ne serais même pas éloigné de penser que es raies de l'arc du charbon ne sont que des raies secondaires Hues à l'arrachement et au transport des particules siliceuses ncandescentes^ qui existent toujours dans les crayons le mieux réparés.

I II était intéressant de comparer les épreuves photographiques jles speclres électriques avec celles que produiraient dans les laêmes conditions le spectre solaire. Les épreuves que j'ai «"'honneur de mettre sous les yeux de l'Académie proviennent [e trois spectres obtenus, le premier avec une lentille de cristal de roclie de 5 centimètres de diamètre et 5o centimètres ; e distance focale et deux prismes également en cristal de roche

e Go*" d'angle chacun; le second avec une lentille en flint i| chromatique de 5 centimètres de diamètre et un prisme en ''lint très dispersif de 6o° d'angle; le troisième avec la même

entille que le précédent et un prisme de Oo" d'angle en llint-

'araday (borosilicatc de plomb).

A l'inspection des figures, on voit que tous ces spectres com- 'nencent à l'extrême limite de l'indigo, c'est-à-dire après la

raie G; mais on remarque, en même temps que pour le quarU la partie du spectre commençant après les deux raies H esl deux fois plus étendue que dans le spectre de flinl; quant au spectre du prisme en flint borique les deux raies H sont démesurément agrandies et les derniers rayons violets ainsi que tous les rayons ultra-violets manquent complètement.

Ainsi , aucune espèce de rayon n'est arrêtée par le quartz quelques uns le sont par le flint ordinaire et un très-grand nombre par le flint boricoplombique. Il y a des différence d'action semblables à celles que produisent les différents milieux! placés en avant du fd de platine incandescent.

Conclusions.

Tout corps incandescent, quelle que soit sa nature cbimique donne un spectre sans raies. Si ce corps, en se volatilisant, s'entoure d'une vapeur incolore et transparente, les raies nappa raissent pas encore; mais si les vapeurs produites sont lourdes promptement condensables à la température ambiante et, i plus forte raison, si elles sont en même temps colorées, elici interceptent une parlie plus ou moins considérable du rayon nement total.

Pour expliquer l'action de ces vapeurs, on ne peut mieux les comparer qu'à un écran en forme de grille dont les barreaux, inégalement espacés, seraient tantôt d'une ténuité extrême, lantôl d'un diamètre considérable. Dans le premier cas, romi)re projetée se traduit par des raies obscures très-fines fraies du spectre solaire); dans le second, les rayons masqués sont en nombre considérable. Il se produit de véritables bandes obscures dans les insterstices desquelles les parties lumineuses et colorées ap paraisent comme autant de bandes ou de raies brillantes ;speotrès des arcs métalliques produits par la pile.)

Lorsque le spectre est formé par les particules incandescentes transportées mécaniquement, soit par le courant électrique de la pile, soitparl'étincelle, il apparaît des raies brillantes secondaires bien faciles à reconnaître à leur caractère d'intermittence.

La partie invisible de ces différents spectres est soumise aux mêmes effets d'absorption que la partie visible, et on peut rendre ces effets sensibles par les procédés pbolograpbiques.

.Je sais mieux que personne combien Iravail laisse de lacunes à combler, mais je compte le compléter avec tout le soin que réclame une étude qui tient de si près à la nature de la lumière, lorsque les circonstances me permettront de m'y livrer en toute sécurité d'esprit et de faire construire les appareils qui me sont nécessaires pour pouvoir compter avec précision les raies des différents spectres, en mesurer les distances réciproques, et enfin pour obtenir par des procédés encore plus sensibles les épreuves photographiques de toutes les parties visibles et invi sibles des spectres produits par la lumière des astres et par le feu électrique.

(Extrait du Journal de Pharmacie et deCtiimic.- Novembre t8S9.)

I^aii^.- Imprimé par F, Thunot M C», 26, rne Racinê.