HISTORIQUE

Propriétés générales. — 1. Quand une décharge électrique traverse un gaz très raréfié, contenu dans une ampoule en verre, une vive fluorescence verte illumine certaines parties de la paroi. Un grand nombre de substances, une fois placées à Tintérieur de celte ampoule, s'illuminent de même, en prenant une couleur variable suivant leur nature, couleur qui, par exemple, est bleue p our je cristal, j aune pour ry itria, rou ge pour le rubis.

Si Ton place un objet quelconque entre la cathode et l'une des régions fluorescentes, une silhouette de l'objet se dessine sur le fond clair de la fluorescence. La cathode, l'objet et la silhouette sont à peu près en ligne droite; c'est ce quW exprime eu disant que des rayons émanent de la cathode. Ce sont les rayons cathodiques, découverts par Hitiorf.

2. On s'aperçoit de suite que ces rayons ne divergent pas dans toutes les directions à partir de chaqii.e point de la cathode, car, au moyen d'un seul diaphragme, on peut obtenir un pinceau étroit, à bords nets. On dira donc, sans prétendre exprimer une loi rigoureuse, que de chaque point d'émission part un rayon uniqne, dans une direction déterminée.

3. Ces rayons sont en général rectilignes, si du moins on n'est pas trop près de la cathode; mais on les dévie fortement en approchant d'eux un aimant* Dans le c as particulier où l es ray ons j)énètrent dans un champ magnétique uniforme, ils s'enroulent en hélice autour aa champ, en sorte que rangle des rayons et du ch amp re ^te fixe. Quand cet angle est droit, l'hélice s écrase et devient une circonférence.

Le parcours se fait par rapport au champ dans le sens du mouvement des aiguilles d'une niontre.

Fig. I.

4. Quand un obstacle très mobile reçoit des rayons cathodiques, il se meut dans le sens du rayon, comme le montra Crookes. Une pression analogue et de sens contraire semble exercée sur la cathode.

Enfin, les rayons cathodiques échauffent les objets qu'ils rencontrent; ils peuvent, dans certains cas, rougi r et fondrejiu--platîne.

5. Théories proposées. — On voulut expliquer ces propriétés singulières. Or, on n'a guère imaginé que deux modes suivant lesquels de l'énergie puisse être rayonnée; il n'y a donc pas à s'étonner de voir surgir ici, comme au

SPKIB^^

RAYONS cathodiques' ET RAYONS DE ROWTGEN. 3

sujet do la lumière, les deux célèbres théories de l'émission et des ondulations.

Suivant les uns, les rayons cathodiques étaient formés de particules matérielles, chargées d'éleciricilé négative, et qui, repoussées par la cathode,, avaient acquis une vitesse énorme; ces particules pouvaient, d'ailleurs, être arrachées à la cathode ou provenir du gaz restant. Les effets mécaniques et calorifiques s'expliquaient alors immédiatement; la présence de charges négatives en mouvement concordait avec les déviatjons magnétiques; l'explication de la fluorescence causait seule quelque embarras.

Suivant les autres, les rayons cathodiques étaient formés par un mouvement vibratoire ayant l'éther pour siège; ce mouvement pouvait, d'ailleurs, être d'espèce nouvelle, comme le seraient des vibrations longitudinales, ou être simplement une lumière ultra-violette, à courte longueur d'onde. Alors la fluorescence n'étonnait plus; les propriétés mécaniques n'offraient pas de très grandes difficultés, soit qu'on se rappelât que la lumière ordinaire a de pareilles propriétés dans les radiomètres, soit qu'on admît avec Maxwell qu'une onde lumineuse exerce une pression sur les obstacles qu'elle rencontre; seule, la déviation magnétique restait réellement inexpliquée.

6. Lutte des théories, Noui^elles découi^ertes . — La théorie de l'émission, défendue par les physiciens anglais, sembla d'abord la plus féconde. Lés brillantes expériences imaginées par Crookes paraissaient l'illustrer d'une façon définitive. En se laissant guider par elles, il avait découvert les propriétés mécaniques; il annonçait bientôt que les rayons sont normaux à la cathode et faisait converger ces rayons au centre de cathodes sphériques où leurs .effets accumulés fondaient les substances les plus réfractaires ; il croyait enfin vérifier l'éleclrisation des rayons cathodiques en montrant que deux rayons parallèles se repoussent.

Dâutre part, coustaiant que la nature et la volatilité de la cathode irinfluent pas sur le rayonnement, il déclarait que la matière des rayons ne saurait provenir de

celte cathode (*) et, précisant alors la théorie de Témis-

» — — ^ — ^^__^^— __ ( * ) Crookes a montré que les dépôts métalliques observés sur les parois des tubes à vide n'ont pas de rapport avec les rayons cathodiques, et en a conclu, peut-être un peu hâtivement, que ces rayons proviennent du gaz, et non de la cathode. J'ai fait une expérience qui, sans être absolument démonstrative, accroît la probabilité de cette hypothèse.

■ Une cathode plane N, en aluminium, est dorée à sa partie supérieure, argentée à sa partie inférieure. En face d'elle est l'anode P percée d'une fente étroite. Les rayons qui traversent cette fente forment un faisceau plan qui, dans sa partie supérieure, émane de l'or, dans sa partie

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moyenne, de l'aluminium, et, dans sa partie inférieure, de l'argent. Si, pour ces trois parties, les rayons cathodiques étaient respectivement en or, en aluminium et en argent, ils auraient probablement des vitesses variant d'une partie à une autre.

En effet, soit M la charge électrique d'un projectile, et V la chute du potentiel de N en P; soit m la masse du projectile et ç^ sa vitesse; on aura

MV = - mv"'.

Or, V est le même pour tous les projectiles; si donc — est différent pour l'or, l'argent et l'aluminium (comme il arriverait si les projectiles étaient des ions), ç sera différent.

En ce cas, les trois parties du faisceau seraient déviées de façon différente dans un champ magnétique; or, l'expérience prouve qu'elles se comportent de même.

Seulement, on observe ce fait curieux, sur lequel je n'insisterai pas, que, sous l'action du champ, le faisceau est décomposé en plusieurs faisceaux inégalement incurvés, émanés chacun de la fente entière, et non d'une partie seulement de cette fente. Ainsi, de la cathode, et indépendamment de sa nature, partiraient plusieurs groupes de rayons animés de vitesses différentes. Il est possible que ces différentes espèces de rayons soient formées par les différents gaz qui emplissent le tube.

Quelques jours après que j'eus réalisé cette expérience, une publication de Birkeland signala cette dispersion magnétique. La cathode employée par Birkeland était faite uniquement d'aluminium.

RAYOJSS CATHODIQUES ET RAYONS DE ROMTGEN. D

sîon, il admettait, avec Schuster et J.-J. Thomson, qu'au voisinage de la cathode certaines des molécules du gaz restant se brisent en morceaux, en ions, chargés d'électricités contraires, et que, tandis que les ions positifs sont absorbés par la cathode, les ions négatifs, violemment repoussés, forment les rayons cathodiques.

7. Mais les physiciens allemands, à leur tour, multipliaient les expériences. Goldstein, Wiedemann, Hertz, surtout soucieux d'exactitude, décrivaient avec plus de soin les phénomènes, et montraient que les observations de Crookes étaient, dans certains cas, un peu sommaires.

Goldstein vit nettement que, en général, les rayons cathodiques ne sont pas normaux à la cathode^ variant les conditions de production, il observa que tout étranglement du tube peut être une source de rayons; enfin, approchant peut-être plus que tout autre de la découverte des rayons de Rôntgen, il déclara que, là où les rayons cathodiques s'arrêtent, quelque chose se passe qui excite d'abord la fluorescence du corps frappé, quand cela est possible, mais excite aussi celle des corps voisins.

Ebert et Wiedemann, reprenant l'expérience par laquelle Crookes avait cru prouver la répulsion de deux rayons cathodiques parallèles, eurent l'idée d'intercepter l'un de ces deux rayons tout près de son origine. La déviation du premier rayon ne fut pas modifiée*, la partie supprimée n'agissait donc pas, et l'on devait seulement admettre que la direction initiale du premier rayon varie quand le second est excité. Ainsi disparaissait la meilleure preuve que l'on crût avoir de l'électrisation des rayons cathodiques.

Crookes lui-même, pour vérifier directement cette élec- Irisation, fit tomber un pinceau de rayons sur une plaque métallique liée à un électromètre. Or, cette plaque se chargea bien, mais toujours d'électricité positive, contrairement au résultat qu'il attendait.

(j J. FERRIN.

Hertz, enfin, cherchant aussi à maniCesler les propriétés électriques et magnétiques des rayons supposés chargés, n'obtint pas de résultats et admit à son tour la théorie des ondulations.

Ainsi la théorie de rémission perdait manifestement du terrain et Ton pouvait, sans invraisemblance, dire avec Wiederaann que, s'il y a transport de matière le long des rayons cathodiques, cette matière a aussi peu affaire avec le phénomène que le boulet lancé par un canon avec le son qui marque son départ.

8. Des expériences de Lenard date une activité nouvelle. Hertz avait m ontré que des feuilles métalliques minces laissent passer des rayons cathodiques. Henard eut Tidée de fermer par une semblable feuille une petite fenêtre pratiquée dans Ta paroi d'un tuBe" a "vide, eî" réussît à trouver une feuille assez forte pour tenir la pression atmosphérique, assez mince pour être traversée |)ar les rayons. Séparant ainsi les conditions de production des conditions d'observation, il put faire pénétrer des rayons dans des gaz différents, à des pressions variées, et découvrir de nouvelles propriétés.

A leur sortie de la fenêtre, les rayons sont fortement diffusés, et le pinceau qu'isolent deux ouvertures percées dans deux diaphragmes consécutifs se diffuse à nouveau très vite dans les gaz peu raréfiés. Il reste très pur, au contraire, dans les gaz très raréfiés et, dans de Tair ayant une masse spécifique inférieure au cent-millionième de la masse spécifique normale, Lenard eut des rayons tout à fait reclilignes qui parcouraient, sans s'affaiblir, une longueur de i^çSo. 11 crut avoir ainsi répété, pour ces rayons, les expériences qui décidèrent si le son ou la lumière ont leur support dans la matière ou dans l'élher, et, puisque les dernières traces de matière semblaient ptû^sntrisibles qu*uliles, il déclara mauvaise la théorie matérialiste. M mesura, de plus, les déviations produites par un ai-

niant sur les rayons une fois sorlis du tube de production, et observa que ces déviations restent indépendantes de la nature et de la pression du gaz oà se meuvent alors les rayons, tout a'i/^oins jusqu'à la limite où la diflfusion, devenue trop grande, , empêche les mesures. Et celte importante propriété sembi ai b encore inconciliable avec Thypotbèse d'un bombardement.

9. L'admiration que méri(aient ces belles expériences empêcha de voir les défauts des raisonnements de Lenard, et, pour beaucoup de physiciens, la théorie de l'émission fut dès lors condamnée. TnntrffpT Ir*) rnyonfi rnthndigur'i restaien t fort d ifierenis des liimières connues : outre la

éviation mag nétique , enco re inexpliquée, on se trouvai t en pr ésence de la singulière loi d'absorption que découvWîtLenard, en annonçant que la masse d'unobslacle. intervient seule dans le trouble que cet obstacle apporte

a propagation.

C'est alors que J.-J. Thomson, mesurant la vitesse de

propagation des rayons cathodiques et la trouvant égale à 200^™ par seconde, alors que celle de la lumière est de 3ooooo^™, réussît par cette expérience cruciale à séparer les deux rayonnements d'une manière profonde et déflnitive. | Il fallait donc imaginer des ondulations d'espèce absolument nouvelle, ou, malgré les difficultés soulevées, revenir à la théorie de l'émission.