ANALYSE DES TRAVAUX DE PHYSIQUE

EECHERCHES EXPÉRIMENTALES

, Action de U lumière sur les piles.

{Complet rendue de l'Acad. des Seienees, l. LXXXIX, p. 227; 1879.)

Ce travail est une contribution à l’étude des phénomènes photo-électriques découverts par M. Becquerel. La lumière solaire tombant sur l’électrode en cuivre d’une pile de Daniell ne produit aucun changement dans la force électromotrice si le cuivre est net; il y a, au contraire, diminution de g de la valeur de la force électromotrice si le cuivre est couvert de vert-de-gris par un long séjour dans le sulfate de cuivre, et augmentation de la force électrombtrice si le cuivre a été préalablement oxydé dans la flamme d’un bec de Bunsen. C’est la surface de contact du cuivre altéré et du sulfate qui seule est sensible. Les variations de force électromotrice suivent immédiatement les variations d’éclairement. Ce sont les rayons les plus réfrangibles du spectre qui sont actifs.

Sur la polarisation des piles à un liquide.

{BtMetin de la Société Philomathique, T série, l. V, p. 36 ; 1880.)

Les résultats de ce travail senties suivants:

Une pile type Volta, étant polarisée par la fermeture du circuit, se dépolarise spontanément quand le circuit est ouvert, c’est-à-dire que sa force électromotrice E augmente et tend, rapidement d’abord, plus lentement ensuite, vers sa force électromotrice normale E„.

La loi de la variation de la force électromotrice E avec le temps t est bien représentée par la formule exponentielle :

dans laquelle m et a sont deux constantes.

On en déduit pour la vitesse de dépolarisation

c’est-à-dire que la vitesse de dépolarisation est proportionnelle à l’écart entre la force électromotrice normale (E,) et la force électromotrice actuelle (E).

La polarisation de l’élément est d'autant plus rapide et va d’autant plus loin que la densité du courant à l’électrode de sortie (cathode) est plus considérable, c’est-à-dire que cette électrode est de plus faible surface et qiie la résistance du circuit est moindre. Avec une cathode formée d’un simple fil de cuivre, la chute de force électromotrice depuis la valeur normale (1 volt environ) jusqu’à la valeur finale (O’,19 avec eau acidulée, ■ presque nulle avec le sulfate de zinc) a lieu dans un temps inappréciable. après la fermeture de l’élément sur lui-même. Avec une cathode de large , surface, ou une grande résistance extérieure, la polarisation met un temps appréciable à se produire, et la force électromotrice limite est moins

Ces résultats s’expliquent aisément si l’on considère que la polarisation limite est atteinte quand la vitesse de polarisation, qui dépend surtout de la densité du courant, est égale à la vitesse de dépolarisation, qui dépend de l’écart Ë„ — E, d’après la loi précédente.

Comme conséquence pratique de ce qui précède, la force ôlectromotrice d'un élément polarisable devenant rapidement une fonction de l’intensité du courant qui le traverse, il en est de même de la différence de potentiel aux pôles ; cette dernière fonction peut être déterminée sans peine par l’expérience; la détermination étant faite, on peut connaître facilement à l’avance par une construction graphique l’intensité du courant permanent fourni par un ou plusieurs éléments groupés en tension ou en quantité sur une résistance extérieure connue.

Grâce à une méthode nouvelle (méthode de réduction à zéro), j’ai pu déterminer avec beaucoup de précision la différence de potentiel qui existe entre les couches électriques qui recouvrent les surfaces de deux métaux au contact, c'est-à-dire ce que j’ai appelé la différence de potentiel apparente de ces métaux. Cette grandeur, parfaitement définie, ne peut dépendre a priori que de la nature chimique ainsi que de l’état physique des métaux et du milieu isolant qui les entoure.

Cette étude m’a conduit aux résultats suivants ;

1“ Deux métaux différents réunis Inétalliquement sont recouverts, dans l’état d’équilibre, de couches électriques à des potentiels inégaux ;

2» La différence de potentiel apparente ne dépend que de la couche la plus superficielle du métal.

Elle change notablement quand la surface est écroule par un traitement mécanique; la surface écrouïe devient plus positive.

L’écrouissage superficiel diminuant spontanément et disparaissant avec le temps, la différence de potentiel apparente revient à sa première valeur.

Elle est indépendante de l’état de poli ou de dépoli de la surface.

Des traces de matières étrangères formant une couche d’épaisseur assez faible pour être invisible (Inférieure par conséquent à une longueur d’onde lumineuse) suffisent pour modifier profondément sa valeur. Ces e.xpérienees

Les méthodes employées par Volta et par ses successeurs pour montrer ou mesurer les différences de potentiel de deux métaux au contact ne donnent que cette différence augmentée des différences de potentiels qui peuvent exister entre l’air entourant les métaux et ces métaux mêmes, et l’on pouvait, à la rigueur, attribuer à ces dernières quantités la totalité de l’effet observé.

J’ai pu, pour la première fois en 1887, démontrer que deux métaux mis

fond du vase à écoulement. 11 n’en est plus de même quand l’écoulement a lieu dans une dissolution d’un sel d’un autre métal que celui qui entre dans l’amalgame. Ces expériences conduisent à la loi suivante :

La différence de potentiel normale entre un métal et une dissolution d’un de ses sels en contact avec lui est nulle.

Le mémoire des Annales ou du Journal de Physique prévoit et réfute quelques objections qu’on pourrait faire à la légitimité de cette conclusion.

On peut déduire de cette loi, par la considération dè ce qui a lieu dans une pile du type Daniell, la loi suivante :

La somme de la différence de potentiel des dissolutions dê d'eux sels de même acide et dé métaux différents au contact, et de la différence de poten-

tiel de ces métaux mis au contact estpropoHionneüe à la quantité de chaleur dégagée par la substitution d'un des métaux à l'autre dans le sel de l'acide considéré:

On peut voir par là comment la théorie de la pile dite du contact s’accorde avec la théorie dite chimique, sans qu’on soit obligé de supposer que la grande différence de potentiel a pour siège le contact; du métal attaqué et du liquide éiectrolytique, ce qui est inexact.

Sur la limite entre la polarisation et l'éleotrolyse.

(Comptée rendus de VAead. des Sciences, l. CVm, p. 1238; 1889 .-Am. de Chimie et de Physique, 6- série, t. XIX, p. 566.- Journ. de Phys., 2- série, t. IX, p. 407; 1890).

Quand on polarise une cathode, la différence de potentiel entre cette électrode et le liquide qui la baigne diminue. Si la force électromotrice E de la source qui sert à produire cette polarisation est faible, les électrodes polarisées et le liquide électrolytique forment une pile secondaire dont la force électromotrice fait équilibre à celle qui produit la polarisation. Mais si la force électromotrice de la source E dépasse une certaine valeur, la polarisation de la cathode ne pouvant dépasser un certain maximum, l'électrolyse se produit.

A partir de quel moment a lieu ce changement quand on emploie une anode impolarisable? L’étude de cette question m’a conduit à la loi suivante : . , ,

L'électrolyse commence à partir du moment où (par polarisation) on a rendu égal le potentiel de la cathode et celui, du liquide électrolytique.

Les deux méthodes, indépendantes l’une de l’autre, qui m’ont servi à établir cette loi, ne peuvent convenir que dans le cas où l’électrolyte est un acide; mais il est bien probable que la loi est également vraie dans le cas où l’électrolyte est un sel.. En effet, en: l’admettant dans ce cas, et en m’appuyant sur la loi du mémoire précédent, j’ai pu déterminer la différence de potentiel vraie entre le mercure et le zinc au contact, et j’ai trouvé ainsi le nombre 0'',S1 identique, aux erreurs d’expérience près, au nombre 0’,49 que j’avais obtenu précédemment par une tout autre méthode.

Il y a là une méthode générale pour déterminer la différence de potentiel vraie entre le mercure et un autre métal au contact,, et par conséquent entre les divers métaux au contact, en appliquant la loi de Voila. Ainsi, j’ai trouvé qu’entre le mercure el le potassium la différence de .potentiel

cée dans le mémoire précédent et la loi de M. Lippmann, sur l’impossibilité de polariser un métal comme cathode dans une dissolution d’un de ses sels, se déduisent l’une de l’autre.

Force électromotrice de combustion.

Comme on se sert dans les électromètres portatifs d’un corps en combustion pour prendre le potentiel d’un point de l’atmosphère, j’ai cherché

r^pROrt Fijnitééleçtrom^gnétique et l’unité élsotp.osUtique d'électricité que des nombres ne présentant pas entre eux un accord supérieuf c’était insuffisant pour une grandeur de première importance. Je pensai que la mesure d’une même différence de potentiel en unités électromagnétiques au moyen de l’êlectrodynamomèlre absolu, que je venais de faire construire, et en unités électrostatiques au moyen de l’électromètre absolu de Sir W. Thomson permettrait d’atteindre une précision bien ï)!us

Le nombre 300,9X10* qne j’ai trouvé ainsi, par un travail qui a duré plusieurs années, s’accorde bien avec les nombres qui ont été publiés par différents auteurs entre 1887 et 1891. Il ne diffère que deg^du nombre donné parM. Cornu pour la vitesse de la lumière dans l’air (300,3X10*).

— ts,—

temps T, Vj la différence de potentiel initiale des, armatures et C la capacité du condensateur.

Je me suis proposé de vérifier rexâclitude de cette relation. Pour cela, à l’aide d’un trembleur rapide, un condensateur ( ’ de microfarad ) était chargé à travers une résistance négligeable et déchargé à travers un galvanomètre et une résistance sans self-induction variable à volonté, pendant un temps toujours le même de seconde environ)- Le galvanomètre fournissait la quantité Q.

J’ai trouvé ainsi que Q diminuait quand la résistance R augmentait et exactement comme l’indique la formule.

Ënergie des courants téléphoniques. — Énergie sonore.

{Journal de Physique, 1'* série, t. X, p. 358; 1881.)

En déchargeant un grand nombre de fois (100 fois environ) un condensateur à travers un téléphone au moyen du dispositif qui avait servi aux précédentes expériences, et en diminuant assez la résistance du circuit pour que la décharge pût être considérée comme complète, je pouvais faire chanter ce téléphone et connaître l’énergie électrique nécessaire à la production du chant. La force électromotrioe employée pour la charge du condensateur était prise sur un fil traversé par un courant constant et pouvait par conséquent varier à volonté. En diminuant celle-ci jusqu’à ce que le son du téléphone ne fût plus perçu par l’oreille, j’obtenais une limite à laquelle était inférieure la plus petite énergie sonore perceptible.

J’ai trouvé ainsi une limite extraordinairement petite. Pour en donner une idée, l’énergie correspondant à une petite calorie lancée convenablement dans un téléphone pourrait entretenir un son nettement perceptible pendant 10 000 ans. On peut juger par là de l’extrême délicatesse de l’oreille.

De la couleur verte du dernier rayon solaire.

{Bulletin de la Société Philomathique, 7- série, t. XII, p. 22; 18S7.)

De nombreux observateurs ont signalé la teinte verte que possède le dernier rayon envoyé par le Soleil quand cet astre se couche au-dessus de

la mer. Quelques personnes ont pensé que la couleur verte de l’eau n’était pas étrangère à ce phénomène.

Ce qui Ôte tout crédit à cette opinion, c’est que le phénomène du rayon vert se produit quand le Soleil se couche derrière un horizon quelconque. Je l’ai souvent observé â Paris d’une fenêtre située au couchant d’où l’on découvre une vaste étendue.

Quand le Soleil sur son déclin prend une couleur jaune d’or ou orangé, mais non rouge ou blanchâtre, le bord supérieur de l’astre est bordé d’une mince bande verte, le bord intérieur d’une mince bande rouge. Ces bandes vont en s’élargissant à mesure que le soleil s’abaisse. Au moment du coucher, lorsque le disque est presque complètement caché derrière les maisons lointaines, la bordure verte apparaît seule pendant une fraction de seconde: le dernier rayon que reçoit l’œil est ainsi d’un vert émeraude magnifique.

Je me suis assuré que le phénomène n’était pas dû à un contraste de couleurs ou à des couleurs consécutives. L’explication du phénomène est fort simple d’ailleurs ; il est dû à la dispersion atmosphérique : l'atmosphère agit comme un prisme qui donne une série d’images du Soleil dans les diverses couleurs du spectre. Ces images se superposent en grande partie ; s’il n’y avait pas d’absorption atmosphérique, le bord supérieur de l’astre à son coucher serait bordé de teintes allant du violet au blanc en passant par le bleu et le vert, mais â cause de l’absorption des rayons violet et bleu, témoignée par la couleur jaune ou orangée que prend alors le disque solaire, les rayons les plus réfrangibles de cette bordure irisée sont absorbés et il ne reste que le vert.

Ce phénomène présente l'intérêt de mettre en évidence le pouvoir dispersif des gaz de l’atmosphère.