III. o 1185 «5 540 5o 181 78 6r

Le débit d'air est de (i^ en 4i >•> minutes.

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Les courbes représentent les nombres précédents; Téchelie des ordonnée^ n'est naturellement pas tout à fait la même pour les deux premières et poar la Iroisième, mais les trois courbes, ainsi que toutes les antres^

Fig. II.

^fërences d& potentiel en, A .

ont exactement la même allure. Les courants en B commencent par décroître suivant une loi sensiblement linéaire, puis leur loi de décroissance devient moins rapide et ils ne deviennent nuls que pour des champs en A relativement intenses.

Cette forme des courbes est au début conforme à la théorie, et justifie l'emploi de la formule (4) pour le calcul des mobilités. L'écart entre les courbes et leur

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tangente à rorigîne pour des potentiels élevés se présente ici comme dans les expériences de Zeleny et est due aux différentes causes perturbatrices que nous avons signalées. Calculons par exemple la mobilité fournie par la courbe I ci-dessus. Cette courbe nous donne V| == i3o volts environ. Pour le tube actuel on a a=o'^"*,27, 6 = o*'™,95, /= lo*'™, et dans l'expérience citée le débit U| était de 3*^", 3. La formule (4) donne donc

k = ^-^ L î^ = o-,ooo5o.

211 X lO X 140 0,27

Le même calcul appliqué aux courbes II et III donne les valeurs o^'^jOOoSS et o*^'",ooo34. Le dernier nombre se rapporte aux ions positifs; comme il a été obtenu avec un tube différent, je donne ici les constantes de ce tube : a = o*^"»,5; b= i^™,4; 1= 12"°*.

Ainsi les mobilités des deux espèces d'ions sont extrê* mement faibles : les nombres précédents sont voisins de —^ de millimètre pour les deux premiers et de -^ de millimètre pour le dernier. Ils sont donc de deux à trois mille fois plus faibles que les nombres analogues que l'on trouve pour les ions des rayons de Rôntgen, et qui sont : i^",4 pour les ions positifs, et i^'",7 pour lésions négatifs d'après Lange vin.

Il était important de rechercher si, comme pour les ions ordinaires, il existait une dissymétrie entre les deux espèces d'ions, et si les ions négatifs étaient, ici encore, plus mobiles que les autres. Des expériences croisées où l'on faisait alterner le signe de la charge du tube à mobi^ lités ont toujours donné des résultats négatifs; à l'ardre de précision près des expériences, les mobilités des ions des deux signes produits avec une même vitesse du courant gazeux, sont les mêmes. Au contraire, la mobilité semble dépendre de la vitesse du courant gazeux qui oxyde le phosphore et aussi de l'état d'oxydation du phosphore au

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rooment où Tod fait rexpérience. Par exemple, dans les expériences citées plus haut, la mobilité était un peu plus faible pour un débit de a*"*, 4 q«e pour un débit de 3*"*, 3. Si Ton change le tube à phosphore ou si l'on opère avec le même tube plusieurs jours après, les mobilités subissent elles-mêmes des modifications assez importantes. La méthode précédente ne permet pourtant que difficilement de faire une étude nette de ces variations, à cause du temps que demande chaque essai et des modifications lentes mais continues que subit le phosphore dans Fespace de quelques heures. La méthode de zéro, dont le principe a été indiqué plus haut, permet tout au moins d'aborder la question.

Application de la méthode de zéro. — La marche des expériences par cette méthode est la suivante : les électrodes A et B ayant été réunies aux deux paires de quadrants de l'électromètre, et l'interrupteur simple [ de la figure lo remplacé par l'interrupteur double décrit plus haut, on met en marche le courant gazeux et l'on règle sa vitesse. On charge alors le tube C à des potentiels croissants et l'on cherche dans quel sens l'électromètre dévie. On peut construire une courbe en portant en abscisses les potentiels et en ordonnées les vitesses de déviation de l'électromètre. Celles-ci seront comptées positivement ou négativement suivant que l'électromètre déviera dans un sens ou dans l'autre. L'intersection de la courbe avec Taxe des abscisses donnera le potentiel V2 pour lequel l'équilibre de l'électromètre serait obtenu, et l'on pourra vérifier à posteriori que l'équilibre existe bien, pour ce potentiel. Le calcul de la mobilité se fera alors par la formule (8). On recommencera ensuite les essais avec une vitesse plus grande du courant gazeux, etc. On obtient ainsi graphiquement la suite des voltages d'équilibre correspondant aux diverses vitesses, et l'on peut en déduire les mobilités toujours par la même for-

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iDulc. Quand Tcxpéricnce a été bien préparée, la suite des opérations peut se faire en un temps assez court. Voici, choisie au hasard, une série de nombres obtenus de cette manière avec un tube à phosphore large, de 3*'" et ne renfermant que deux bâtonnets de phosphore de 10°"' chacun. Les nombres se rapportent aux ions négatifs.

Vitesses d'écoulement

en nombres

de tours

Voltages

de la machine

d'équilibre V^

Mobilités calculées

tk diviser

( 10 tours

unités arbitraires

valeur absolue

valent à peu près

(valant environ

par la

3cm').

i,a volts).

formule (7).

'i9 X 10 » cm.

ïai9

ai. 3

À'JIO

Pratiquement, la capacité d'une paire de quadrants et de la canalisation protégée qui la réunit à Tune des électrodes du tube C, est beaucoup plus grande que celle de Télectrode elle-même. Par exemple, dans Tundes tubes à mobilités les plus fréquemment cmploj^és on avait / = 5*^'»,a, /'=:io"'",i, a = o'''",5o, 6=i«'»,43; les capacités des deux électrodes étaient donc à peu près de 2,5 et S unités électrostatiques. Or la capacité d'une paire de quadrants et de la canalisation correspondante est do l'ordre de aoo*^"* (une mesure m'a donné 194*'*"), et il est facile de disposer les deux canalisations d'une manière suffisamment symétrique pour avoir des deux côtés la même capacité sensiblement. Dès lors les deux nombres C| et Ca de la formule (8) peuvent être consi- JJ. 5

dérés comme égaux, à l'ordre de précision des expériences, et l'on peut employer pour le calcul la formule simplifiée (7). C'est ce qui a été fait dans l'exemple précédent. Dans cet exemple les mobilités ont oscillé entre jj^ et ^ de millimètre par seconde dans un champ de i volt par centimètre. Elles restent toujours comprises dans ces limites. Mais elles peuvent, au lieu de croître assez régulièrement avec la vitesse du gaz oxydant, comme ici, subir des variations plus ou moins compliquées et dans le détail desquelles il serait prématuré d'entrer. La différence qui pourrait exister entre les deux espèces d'ions est dans tous les cas restée insaisissable. Remarquons encore que si l'on se borne à faire des mesures relatives de mobilités, il suffira, dans une série donnée, de faire d'après la formule (7) les quotients des vitesses du gaz par les potentiels d'équilibre, pour avoir des nombres proportionnels aux mobilités. Dans l'exemple ci-dessus, les nombres de la 3® colonne sont proportionnels aux quotients de ceux de la première par ceux de la seconde.

En résumé il paraît nettement établi par les expériences précédentes que la mobilité des ions dans F émanation du phosphore est en moyenne mille fois plus faible que la mobilité des ions ordinaires. L'agglomération qui constitue les ions actuels est donc incomparablement plus grosse que celle qui forme les ions ordinaires, et la grande inertie que nous avions pu prévoir pour les ions de l'émanation se trouve ainsi expliquée et précisée.

On peut se demander pourquoi, alors que les ions ordinaires paraissent avoir une mobilité invariable quand la pression et la température ne changent pas, ceux du phosphore ont une mobilité dépendant beaucoup des conditions de l'oxydation. Si l'on admet provisoirement la conception que nous arriverons à nous faire plus tard de la constitution de ces derniers ions, l'explication

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devient possible. L'oxydation du phosphore produit par seconde un certain nombre de centres chargés et une certaine masse d'oxydes du phosphore ; au moment même de leur formation, les centres chargés s'entourent d'une quantité importante de matière oxydée, en constituant, en quelque sorte, des poussières chargées que nous appelons des ions. Mais alors que, pour les ions ordinaires, l'agglomération ne renferme guère qu'une dizaine de molécules (Langevin, Thèse, p. 45), pour les ions actuels l'agglomération est assez grosse pour être visible dans une lumière suffisamment intense (p. 98). La plus grande part de la masse de l'ion est donc due à cette matière inerte, et la mobilité de l'ion en dépend directement. Il se forme en quelque sorte un équilibre entre les centres chargés et les oxydes du phosphore, les premiers se partageant la matière qui constitue les seconds ; et la mobilité moyenne des ions sera par suite d'autant plus faible que la quantité de matière oxydée sera plus forte par rapport au nombre d'ions présents. On conçoit dès lors que la mobilité des ions produits dépende de la vitesse du gaz oxydant, et suivant une loi qui pourra être fort variable et difficile à prévoir. Remarquons encore que, suivant toute vraisemblance, les agglomérations qui constituent les ions n'ont pas toutes la même grosseur, et que par suite les mobilités expérimentales ne sont que des moyennes. On trouvera une confirmation de cette idée à la page 10 1.

C'est dans la petitesse des mobilités qui vient d'être mise en évidence qu'il faut chercher, à mon avis, l'explication de la plupart des anomalies observées par d'autres expérimentateurs. En particulier, les difficultés rencontrées par Schmidt, Barus, etc., pour montrer les écarts entre la loi de variation du courant en fonction de la force électromotrice et la loi d'Ohm, sont très probablement dues à cette cause.

Nous verrons plus loin que les cenlrcs chargés étudiés dans la section actuelle sont susceptibles de servir de noyaux de condensation à la vapeur dVau. Si l'on fait barboter Témanation dans l'eau à la sortie du tube à phosphore, elle se charge d'un nuage très visible. On peut se demander si la mobilité des centres chargés est beaucoup changée par ce phénomène. L'expérience montre que la mobilité moyenne est bien un peu augmentée, mats beaucoup moins que l'on ne s'y attendrait. Des expériences faites par la première méthode indiquée ci-dessus ont conduit pour les mobilités à des valeurs toutes très voisines , il*, i , alors que dans les mêmes conditions les niobilités en l'absence de vapeur d'eau étaient voisines de 3^ de millimètre. Des résultats analogues ont été obtenus par la méthode de zéro. Ce fait est à rapprocher de ceux qui seront étudiés et interprétés dans les sections VIII et IX.

On a vu (p. 6) qu'il existe actuellement plusieurs cas d'ionisation, peu nombreux il est vrai, où les ions possèdent une mobilité beaucoup plus faible qu'à l'ordinaire. D'après ce qui précède, l'ionisation par le phosphore ajoute un nouveau cas exceptionnel à la série précédente. Chose remarquable, les mobilité» mesurées cidessus sont tout à fait du même ordre de grandeur que celles qui ont été trouvées dans les autres cas singuliers (p. 8 et 9); tous ces cas paraissent donc se grouper eux aussi et former une seconde classe, qui s'oppose à la classe des cas d'ionisation ordinaires.

Nous verrons, du reste, dans une section ultérieure, (section VIII), qu'il est possible, dans l'étude des gaz récemment préparés par voie chimique, de trouver de nouveaux cas analogues, et d'étendre ainsi l'importance de la nouvelle classe de gaz ionisés.

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