TRANSMISSION DES COURANTS INDUITS DANS LE VIDE

Les expériences que M. Grove avait entreprises, pour déterminer les effets électro-calorifiques dus aux réactions polaires des courants induits sur les lames métalliques, effets dont nous parlerons bientôt, l'avaient conduit à varier la nature des milieux dans lesquels s’échangeait l'étincelle, en introduisant sous le récipient de la machine pneumatique différents gaz ou vapeurs. Croyant à un effet d'interférence électrique dans la création des anneaux colorés qu'il observa, il chercha à analyser la lumière produite par l'étincelle elle-même dans ce récipient, et pour développer plus énergiquement le phénomène, il fit le vide sur de la vapeur de phosphore. Quel fut son étonnement, quand, au lieu

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d’une simple lueur diffuse, il aperçut à l’intérieur du récipient une lumière complètement stratifiée, c’est-à-dire coupée transversalement à la direction du jet par une multitude de petites bandes obscures très-étroites et mobiles ! La lumière de l’étincelle d’induction, dans un vide fait sur une vapeur, en admettant qu’elle fût de même nature que celle provoquée dans l’œuf électrique de la part d’une machine électrique, ne se comportait donc pas de la même manière. Quelle pouvait en être la cause? C’est ce que M. Grove n’étudia pas alors; il se contenta de signaler le phénomène , qui est un des plus curieux que l’on puisse voir *. A peu près au même moment, M. Ruhmkorff, faisant de son côté des recherches sur l’aspect de l’étincelle de son appareil dans l’œuf électrique , constata que , dans un vide fait sur de la vapeur d’alcool , on obtenait de magnifiques stratifications au milieu de la lumière rouge issue du pôle positif, et que ces stratifications, ou raies obscures, semblaient animées d’un mouvement de vibration très -prononcé. Cette curieuse expérience ayant été montrée à M. Quet, alors professeur au collège Saint-Louis, cet habile physicien étudia les diverses circonstances du phénomène, et publia, dans les Comptes rendus de l’Académie des Sciences du mois de décembre 1852, un travail fort curieux que nous allons essayer d’analyser.

« Lorsqu’on a fait le vide aussi exactement qu’il est possible de l’observer avec une excellente machine pneumatique dans le récipient connu sous le nom d’œuf électrique, dit M. Quet, et si l’on met en communication les deux tiges du récipient avec les fils qui amènent les deux électricités fournies par la machine électrique de M. Ruhmkorff’, on voit se produire dans le vide deux lumières électriques différentes par la couleur, la forment la position. L’une des lumières

1. Voir le mémoire de M. Grove, Annales de Physique et de Chimie , vol. 3 1, p. 383.

est bleue, et entoure régulièrement la boule et la tige négatives; l’autre est rouge de feu; elle adhère d'un côté à la boule positive, s'étend de l'autre vers la boule négative, et a pour limites latérales une surface de révolution autour de l'axe du récipient. (Voir fig. 31.)

« En étudiant cette double lumière électrique dans des conditions variées, continue M. Quet, je suis parvenu à établir qu'elle a une constitution fort singulière ; cette lumière est en effet comme stratifiée; elle est composée d'une suite de couches brillantes, entièrement séparées les unes des autres par des couches obscures? Pour bien développer ce phénomène de stratification et lui donner un grand éclat, on peut s’y prendre ainsi : — On remplit d’abord le réci-

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pient avec un mélange d'air et d'une des vapeurs fournies par l'esprit de bois, l’essence de térébenthine, l’alcool, l'huile de naphte, le bichlorure d’étain , etc. ; on fait ensuite le vide aussi parfaitement que possible avec une excellente machine pneumatique, on met les boules du récipient à 0 m ,l de distance environ, puis on fait passer le courant électrique que fournit la machine de M. ltuhmkorff; alors on voit une multitude de couches brillantes , séparées par des couches obscures , formant entre les pôles du récipient comme une pile de lumière électrique. Dans la lumière rouge, les couches brillantes les plus rapprochées de la boule négative ont la forme de capsules dont la concavité est tournée vers cette boule; leur position et leur figure sont sensiblement fixes, en sorte qu’il est facile de constater sur elles qu’il y a discontinuité en passant de l’une à l’autre. La capsule extrême ne touche pas la lumière violette du pôle négatif; elle en est séparée très-nettement par une couche obscure, au moins quand on n’emploie pas le bichlorure d’étain pour former le vide ; cette couche obscure peut être plus ou moins grande, suivant la nature des vides et leur perfection ; on peut la rendre très-considérable en se servant de l’essence de térébenthine pour former le vide du récipient. Le phénomène de stratification est donc facile à constater pour les trois ou quatre couches qui avoisinent la lumière bleue du pôle négatif ; mais la lumière rouge contient une multitude de couches brillantes, et il importe de constater pour elles qu'il y a discontinuité en passant de l'une à l'autre. Ces couches ne sont pas toutes d’une même espèce de rouge, et cette variété est très-sensible lorsqu’on emploie le bichlorure * d'étain ; leur forme est aussi très-diverse , suivant la nature des vides, le degré de ‘leur perfection, le rang de la couche, la distance des boules; en outre, pour une même couche, cette forme et cette position ne paraissent pas

Sun LA MACHINE DE HUHMKOHPF. 5o

fixes, et il semble que, dans la colonne de lumière, il y a comme un mouvement ondulatoire et progressif, si les couches sont bien séparées , ou un mouvement giratoire autour de Taxe du récipient, si les couches sont plus fixées et moins séparées. Mais ces mouvements d’ondulation ou de rotation ne paraissent être que de simples illusions d’optique. »

Pour éliminer ces illusions et constater le phénomène de stratification dans toute sa simplicité, M. Quet s’y prend comme il suit. — La lumière électrique qu’on aperçoit dans le vide n’a pas une durée continue; elle consiste en une suite de décharges électriques qui se succèdent avec rapidité, et qui résultent des ruptures du courant inducteur par le marteau de l’interrupteur de l’appareil d’induction. Au lieu de laisser au marteau le jeu alternatif et très-rapide que lui donne l’électro-aimant de la machine, on peut le manœuvrer à la main, et, en le soulevant une seule fois; alors on obtient dans le vide une émission de lumière qui ne dure qu’un instant. Dans ces conditions , toutes les illusions d’optique cessent, et on voit la pile entière de couches alternativement brillantes et obscures se dessiner avec une tonne fixe. En renouvelant cette manœuvre à volonté, il devient donc facile d’étudier les détails du phénomène.

Les couches de la lumière rouge ne se montrent pas seulement dans l’espace qui sépare la boule positive de la lumière bleue; elles peuvent se former tout autour de la boule positive et s’étendre jusqu’à sa tige; on en voit aussi quelquefois tout autour de la lumière bleue, soit sur la boule négative , soit même sur la tige ; alors ces couches sont comme percées à leur centre pour laisser la place que doit occuper la lumière bleue.

La lumière rouge n’est pas seule stratifiée; la lumière bleue l’est aussi , et ce dernier phénomène est toujours très-nettement visible lorsque le vide est bien fait; car. in-

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dépendamment d'une lueur vague qui termine la lumière bleue , on reconnaît dans cette lumière trois couches distinctes qui ont une forme et une position fixes; la couche intermédiaire est sombre , et elle paraît d’un bleue obscur, peut-être parce qu’on ne peut la voir qu’à travers la couche extérieure ; par le progrès du vide , on peut donner à cette couche obscure plus de 2 millimètres d’épaisseur.

M. Qüet a soumis à l’observation un assez grand nombre de vides différents entre eux, qu’il obtenait après avoir introduit dans le récipient, soit des gaz homogènes, soit des mélanges, et il a toujours obtenu le phénomène de la stratification. En variant la forme des récipients, il est parvenu à obtenir ainsi des courbes presque planes.

Comme les deux lumières stratifiées de couleur rouge et bleue sont séparées par une couche obscure dans la plupart des vides, M. Quet a pensé que peut-être en approchant les deux boules l’une de l’autre, il parviendrait à éteindre l’une des deux lumières électriques en conservant l’autre; cette prévision s’est réalisée quand l’expérience a été faite dans l’air avec une boule positive bien polie; mais dans les vides par lesquels la lumière rouge est excessivement développée autour de la boule positive , l’extinction n’est pas complète. Dans tous les cas, la lumière bleue, au lieu de s’affaiblir ou de se contracter lorsque la lumière rouge disparaît complètement ou partiellement, se ravive au contraire et s’étend plus au loin le long de la tige négative, si déjà elle n’en occupe pas toute la longueur.

En cherchant quelle peut être la cause de cette augmentation d’éclat que prend la lumière bleue , M. Quet a été amené à faire des expériences sur la conductibilité électrique du vide. Dans l’un des conducteurs qui amenaient l’électricité au récipient, il a donc interposé un galvanomètre très-délicat, et s’est assuré que tant que le vide n’est pas suffisamment avancé, le galvanomètre

ti’indique rien; en sorte que, dans ces conditions, le gaz raréfié isole l'électricité de la machine. Le galvanomètre n'indique rien encore lorsque l'étincelle électrique éclate par intervalles rares entre les boules; mais lorsque le vide est assez avancé pour que les décharges successives donnent l’apparence d’une lumière continue, l'aiguille du galvanomètre commence à se dévier et à indiquer l’existence d’un courant électrique. La lumière qu’on observe alors est cette lumière rouge du pôle positif dont nous avons parlé plus haut; la boule négative reste encore obscure ou n'offre que des traces de lueurs dans cette partie de sa surface qui est opposée à la boule positive. Si on raréfie davantage le gaz, l'aiguille du galvanomètre se dévie de plus en plus et indique ainsi que le vide devient plus conducteur; lorsque les boules sont à 0"',1 de distance, on peut, de cette manière , porter l'aiguille du galvanomètre à 30° et au delà. Lorsque la lumière bleue est bien développée sur la boule et sur toute la longueur de la tige négative, ce qui suppose un vide très-bien fait avec une exellente machine pneumatique, si on approche les deux boules l'une de l'autre, on voit l'aiguille du galvanomètre se dévier encore davantage et de plus en plus , à mesure que la proximité des boules est plus grande; la déviation peut être portée à 80° environ. — Il résulte de ces expériences que les différents vides sont conducteurs des courants électriques , et qu'ils offrent une résistance plus ou moins considérable suivant leur degré de perfection et suivant l’épaisseur de vide que Ton emploie.

Pour obtenir de belles stratifications avec le procédé de M. Grove , voici comment on dispose l’expérience : — Un morceau de phosphore blanc et bien nettoyé est placé sur la boule inférieure de l'œuf électrique , dans une capsule de platine , et l’on attache à la tige de la boule supérieure un petit godet en verre ou un bout de tube, dans lequel on

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a placé un morceau de potasse. Quand on a fait le vide à 0. ro ,05 de pouce , on voit de belles stratifications sillonner la lumière cramoisie sur une longueur qui peut s'étendre jusqu’à un pied anglais.

Quelle est la cause de ces stratifications? C'est ce que Poil n’a pu éclaircir jusqu'à présent d’une manière bien précise. Ce qui est certain, c'est que leur largeur et leur nombre dépendent non-seulement de la nature des vapeurs introduites dans l’œuf, mais encore de la forme même de l'œuf et de la tension du courant induit. Ainsi , en faisant agir le courant induit , créé sous l’influence d’une pile de 30 éléments, et fortement condensé d’après le système de MM. Masson et Grove , aucunes stratifications ne se sont montrées dans l'œuf électrique, et, chose plus extraordinaire, la couleur si différente de la lumière électrique aux deux boules de l’œuf est demeurée la môme , c’est-à-dire uniformément blanche. On aurait dit que l'œuf était rempli de gaz d’éclairage enflammé.

Une circonstance du phénomène qui pourra servir à en donner une idée plus nette et plus précise, c'est que, quand on abandonne l'expérience à elle-môme pendant un certain temps , la vapeur, excessivement dilatée dans l’œuf, ne se consume pas, comme on serait tenté de le croire, par l'affaiblissement successif des stratifications. La preuve , c’est qu'en interrompant l’expérience et ne la reprenant qu'au bout d'un quart d’heure ou vingt minutes, les stratifications apparaissent de nouveau plus belles et plus brillantes que jamais.

Nous avons déjà eu souvent occcasion de signaler la différence de tension de l'électricité d’induction aux deux pôles du circuit induit; dans le vide , cette différence est encore plus visible; car on peut provoquer la lumière dans l'œuf avec le pôle extérieur du circuit, tandis que l’autre pôle ne fournit aucune réaction lumineuse : la lumière ainsi

provoquée de la part d’un des pôles seulement est moins rouge et moins amplifiée que la lumière résultant des deux à la fois : elle ne constitue qu’un jet lumineux qui va d’une boule à l’autre , mais qui est entouré de lueurs blafardes provenant vraisemblablement de particules matérielles humides ou conductrices, répandues dans l’air, et qui contribuent à dériver uge partie du jet lumineux. Ce qui prouve cette action , c’est qu’on peut diviser le jet lumineux, et môme le dévier complètement de sa direction, quand la pile est faible, en plaçant contre les parois de l’œuf le doigt , ou tout autre corps conducteur en rapport direct avec le sol, comme on le voit * (Y. fig. 30); mais il faut, pour que l’expérience telle que nous venons de la décrire réussisse , que le vide ne soit pas très-bien fait , sans quoi le jet de lumière rouge ne fait que se bifurquer, sans abandonner sa direction primitive.

Une chose fort curieuse, et qui démontre que l’action physique est très-complexe dans le phénomène de la coloration différente de la lumière positive et de la lumière négative , c’est que , si on introduit dans le circuit induit passant à travers l’œuf électrique une résistance considérable, la lumière rouge disparaît au pôle positif, pour faire place à une lumière bleue exactement semblable à celle du pôle négatif 1 2 . Pareil phénomène se manifeste, quand on fait circuler deux courants en sens inverse , à travers l’œuf électrique (Y. fig. 33) 3 . M. Masson voit dans ce phénomène une preuve de la superposition et de la libre circulation de deux courants de sens contraire dans un môme conducteur; mais M. Gaugain rapporte cet effet à une action de résistance qui placerait l’expérience dans des conditions telles, que la charge et la décharge se feraient à