CARACTÈRES GÉNÉRAUX

1. Imaginons une enceinte métallique absolument closC; en papier d'étain o\i en tôle mince d'aluminium et, dans son intérieur, un tube à rayons cathodiques en activité. La paroi d'une telle enceinte est impénétrable à toute lumière connue, comme à toute influence électrostatique.

Pourtant, si l'on approche de l'enceinte un écran recouvert de platinocyanure de baryum, on voit l'écran s'illuminer. Beaucoup d'autres substances fluorescentes s'illuminent de même. Dans les mêmes conditions, une plaque photogiapiiique, enveloppée ou non de papier noir, est impressionnée.

Si 1 on place un objet quelconque entre l'enceinte et l'écran fluorescent, on voit apparaître une ombre de l'objet sur l'écran, plus ou moins accusée suivant la nature de l'objet. La même ombre apparaît, après développement, sur une plaque photographique substituée à l'écran. Le tube à vide, l'objet et l'ombre se trouvent en ligne droite : le tube émet donc des rayons; ce sont les rayons de Bbntgen.

Si l'on place un deuxième objet, de forme et de nature quelconques, sur le trajet des rayons qui donnent la silhouette du premier, on voit que cette silbouette est assombrie, mais jamais déplacée ni déformée. Ceci prouve, au moins en première approximation, que ces rayons ne se réfractent pas.

BAYOJNS CATHODIQUES ET RAYONS DE IIOWTGEIV. 2 1

D'autre part, eu pulvérisant un corps, on n'altère pas sa transparence aux rayons de Rontgen. Ceux-ci ne peuvent donc se réfléchir que d'une manière insensible : on se souvient, en eiFet, qu'un bloc de verre qui laisse passer la lumière ordinaire l'arrête quand il est pulvérisé.

Si enfin on ajoute qu'un corps électrisé, placé au voisinage de l'enceinte qui contient le tube, se décharge rapidement, on aura indiqué les caractères qui se sont prêtés à une découverte qualitative immédiate. Nous allons voir comment ces caractères se sont précisés et étendus.

2. La définition expérimentale qui précède montre que les métaux n'ont pas, pour les rayons dePKJntgen, l'opacité presque absolue qu'ils ont pour la lumière. D'autre ])arr, on ne connaît pas de corps aussi tiansparenls pour ces rayons que l'eau ou le quartz le sont pour la lumière. A défaut des mesures précises qui donneront la liste des coefficients d'absorption, voici quelques indications :

Les métaux lourds, platine, or, mercure, plomb, sont pratiquement opaques pour une épaisseur de l'ordre du dixième de millimètre; le cuivre, le fer, le zinc sont déjà moins opaques; l'aluminium, les verres à base de potasse ou de chaux se laissent traverser sous une épaisseur de plusieurs millimètres; les os, plus transparents, le sont notablement moins que les chairs; le bois, la paraffine, l'eau, le sont encore sous une épaisseur supérieure au décinjètre. Les gaz, enfin, qui, dans les conditions ordinaires de température et de pression, sont les corps les plus transparents.^ arrêtent eux-mêmes les rayons après quelques mètres de parcours ( ' ).

{') Suivant M. Benoist {Comptes rendus, t. GXXIV, p. i/|G) l'absorption serait, pour les gaz, proportionnelle à la densité du gaz. Cette loi est en contradiction avec des observations plus récentes de Rutherford, qui a étudié un plus grand nombre de gaz {Philosopliical Magazine, '^97? P 254); en particulier, l'acide chlorhydriquc, plus léger que l'anhydride carbonique, serait beaucoup plus absorbant.

3. On voit que les corps Jes plus denses paraissenl, en général, les plus absorbants. C'est déjà ce qu'on a constaté pour les rayons cathodiques. Toutefois, la confusion entre les deux rayonnements est impossible. Les rayons cathodiques ne peuvent, en elïet, traverser d'obstacles solides pris sous une épaisseur notablement supérieure au centième de millimètre.

De plus, ils se diffusent très fortement en traversant les milieux matériels, tandis (jue les rayons de Ronigen ne se diffusent jamais. Ils sont très fortement déviables par l'aimant, et les rayons de Ronigen ne le sont pas. Ils sont enfin chargés d'électricité négative, et j'ai constaté que les rayons de Ronigen, introduits dans un cylindre de Faraday convenahlement protégé^ ne lui communiquent aucune charge. 11 m'a suffi, pour cela, d'employer précisément le dispositif qui m'avait fait reconnaître l'électrisation des rayons cathodiques. Seulement, pour avoir plus de précision, j'employais un éleclromètre à quadrants.

4. Ainsi les deux rayonnements sont d'espèce différente; mais il existe entre eux une relation capitale qu'on découvre aussitôt que l'on cherche à fixer avec précision la région d'origine des rayons de Rontgen.

Il suffit, pour cela, d'utiliser le procédé par lequel, au moyen de la chambre noire^ on obtient l'image d'objets lumineux sans avoir besoin de lentilles ou de miroirs. C'est ainsi qu'on obtiendra l'image des parties actives du tube à vide en plaçant une plaque sensible à quelques centimètres en arrière d'une plaque de laiton percée d'un petit trou, et située elle-même à quelques centimètres du tube.

On vérifie ainsi que les parties actives de la paroi sont uniquement celles que frappent les rayons cathodiques. Plus généralement, disposant à l'intérieur du tube et sur le trajet des rayons cathodiques un obstacle matériel quelconque, j'ai vu apparaître l'image de cet obstacle sur la

RAYOMS CATHODIQUES ET UAYOJNS DE 1UJJ\TGEW. aS

plaque sensible qui forme le fond de la chambre noire. Il n'y a, au reste, aucune relation simple entre la fluorescence visible parfois développée sur l'obstacle et l'intensité des rayons de Rontgen émis.

Bref, aux points oit une matière quelconque arrête les rayons cathodiques^ il se forme des rayons de Rontgen [^). 11 ne paraît point s'en former ailleuis; en particulier, la cathode n'en émet pas.

Ajoutons que la région d'émission ne se comporte pas comme une lame incandescente, qui envoie plus de lumière dans la direction normale que dans une direction oblique, mais plutôt comme la flamme d'un bec papillon, qui rayonne à peu près également dans toutes les directions.

Au point de vue pratique, ces propriétés ont permis d'améliorer le rendement des tubes. On obtient maintenant d'excellentes sources ponctuelles, en plaçant une anticathode infusible au point de concours des rayons cathodicjues émanés d'une cathode concave : ce sont les tubes focus,

5. Propagation rectiligne. — Les efforts successivement tentés pour obtenir, avec les rayons de Ronlgen, des phénomènes de réflexion, de réfraction ou de diffraction n'ont servi qu'à prouver d'une façon de plus en plus rigoureuse leur propagation rectiligne, que nul moyen n'a pu troubler.

La réflexion régulière n'a jamais été conslalée. Même une réflexion diffuse est actuellement improbable : on avait, à la vérité, cru d'abord que, pour certaines sub-

( * ) Il csL certain que, dès le début, Rontgen connut ce résultat. Toutefois, au moment où je fis les expériences résumées dans ce paragraphe {Comptes rendus^ p. 716; mars 189G), les idées n'étaient pas (ixécs. Quelques physiciens croyaient à la nécessité d'une (luorescence verte, d'autres voyaient dans l'anode la source de rayons, d'autres enfin admettaient l'cvistcncc de foyers immatériels situés à (juelque distance des parois.

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Stances, chaque point alteint par les rayons devenait, à son tour, source de rayons de même nalure et, par exemple, on constatait qu'une lame de zinc ou de spath fluor, placée derrière une plaque sensible, renforce l'action photogénique provoquée sur cette plaque. En réalité, il semble qu'on avait simplement affaire à une fluorescence invisible produite sur le zinc ou le spath fluor. C'est ainsi que, précisément pour le spath fluor, Winkelman et Straubel ont prouvé que la réflexion apparente est due à des rayons ultra-violets, de longueur d'onde mesurable (ol-^, 22).

En ce qui concerne la réfraction, les procédés employés reviennent tous à recevoir, sur un prisme d'arête verticale, la moitié inférieure d'un faisceau plan vertical. Au delà se trouve une plaque sensible où se dessinent la trace des rayons qui n'ont pas traversé le prisme, et la trace de ceux qui l'ont traversé. Les deux silhouettes se prolongent exactement, donc il n'y a pas de réfraction. L'un des premiers, j'ai employé celte méthode ( ^ ) ; les résultats actuellement les plus précis, dus à M. Gouy, montrent que, par exemple, pour l'aluminium, le verre, ou le soufre, l'écart entre l'indice de réfraction et l'unité ne peut atteindre un millionième.

Pour la diffraction, les meilleures expériences sont également dues à M. Gouy. En assignant une limite supérieure à l'épanouissement d'un faisceau de rayons qui traverse une fente étroite, il prouva que si ces rayons sont de nature périodique, leur longueur d'onde est considérablement inférieure à la centième partie de la longueur d'onde du vert, soit à o!^,oo5 (-).

(') Comptes rendus^ 27 janvier 1896, p. 186.

(-) Dans une première expérience {Comptes rendus, 27 janvier), j'avais montré (jue cette lon^jueur d'onde est inférieure à celle du vert. Un peu plus tard {Comptes rendus, 3o mars), M. Sagnac montrait qu'elle est au moins dix fois plus courte. La grande précision obtenue

Enfin les essais de polarisation n'ont donné, eux aussi, que des résultats négatifs.

6. Essais de théorie. — Les faits dont Texposé précède n'ont pu encore être reliés par une hypothèse simple, qui les rattache logiquement à quelque phénomène déjà étudié; en ce sens, la nature des rayons de Ronigen est inconnue.

L'hypothèse d'une émission, assez peu en faveur, n'est cependant pas plus inacceptable qu'elle ne l'était pour la lumière avant que l'on cotinût la diffraction, et peut-être la défiance qu'elle excite est-elle due précisément à son insuccès en Optique.

Une autre hypothèse consiste à voir dans les rayons de Rontgen des ondes électromagnétiques isolées, sorte d'impulsions brusques imprimées à l'éther au moment de l'arrêt des rayons cathodiques. En ce cas, je ne comprends pas comment un rayon ne s'épanouit pas en sortant d'une fente étroite.

En lin on suppose souvent que les nouveaux rayons sont des vibrations périodiques, de courte longueur d'onde. La propagation rectiligne s'explique alors par le principe d Huygens-Fresnel ; si, déplus, on admet que la vitesse des rayons est la même dans tous les milieux, l'application du même principe explique simultanément l'absence de réfraction et l'absence de réflexion.

L'expérience ne donne, au reste, aucune indication qui puisse faire supposer que ces vibrations soient transversales plutôt que longitudinales. Pourtant, comme on sait déjà que l'éther peut transmettre des ondes transversales, et comme on n'est |)as sûr qu'il en puisse transmettre d'autres, on fait plus volontiers la première hypothèse. Les rayons

par M. Gouy {Comptes rendus, 26 mai et 6 juillet) tient, d'abord à l'emploi du focus, mais surtout à l'ingénieuse idée d'employer comm c source linéaire intense ranlicatliode, vue sous l'incidence rasante.

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de Rontgen seraient alors une lumière ullra-violelte. Le fait qu'on n'a pu les polariser n'a rien qui doive surprendre puisqu'on ne sait polariser la lumière ordinaire que par réflexion, réfraction ou diffraction.

Enfin, je ne crois pas qu'on ait formulé d'hypotlièses quant au mécanisme de production des rayons de Rontgen. Peut-être pourrait-on admettre qu'au moment où les projectiles cathodiques choquent la paroi du tube à vide, ils se mettent à vibrer en même temps que les molécules de cette paroi. Ces dernières donnent alors des fluorescences visibles ou invisibles, et les projectiles, qui sont peut-être incomparablement plus petits que les molécules, donneraient en vibrant des rayons de Rontgen.

En somme, on est encore en pleine incertitude. Mais, d'autre part, et malgré cette incertitude, l'importance des rayons de Rontgen s'est encore accrue, par la connaissance d'un groupe de propriétés nouvelles, qui mérite une analyse détaillée.