PHÉNOMÈNES OBSERVÉS AVEC L'ÉCLAIRAGE LATÉRAL

L'examen ultramicroscopique va nous amener à des constatalions tout à fait intéressantes.

Les expériences de Zsigmondy Pont conduit à admettre un diamètre de l’ordre de 1084 pour les plus fines particules visibles individuellement à Puliramicroscope ; des traînées lumineuses irrésolubles peuvent être composées de corps encore plus petits, si bien qu'il peul être permis de penser que [cs molécules au moins les plus complexes peuvent diffuser la lumière.

La formule de Stokes, d'autre part, évalue à une vinglaine de x le diamètre des particules supposées sphériques qui se déplaceraient dans le champ électrostalique avec une vitesse égale à la mobilité des gros ions : il s'ensuit que ces ions devraient pouvoir être vus dans un faisceau lumineux et même distingués individuellement par voie ultramicroscopique si leurs dimensions atteignent le chiffre que nous venons de citer.

En fait, une expérience déjà ancienne de Zélény montre que des filets de fumée de chlorhydrate d’ammoniaque ne sont pas déviés dans un champ faible, mais s'incurvent vers les électrodes quand on fait agir des rayons de Rüntgen sur le gaz qui les entoure. Cette expérience a été donnée comme mettant en évidence les courants gazeux produits par le déplacement des petits

1ons,

6o DE BROGLIE.

M. E. Bloch, dans sa thèse sur l’émanation du phosphore, a discuté cette expérience et montré que, si le champ devient suffisant pour que des mobilités de l’ordre de celles des gros ions puissent se manifester, on voit les

fumées contenues dans le gaz du phosphore dévier et

$ tendre à se bifurquer vers les électrodes : ce résultat qui se produisait dans un champ uniforme a conduit M. Bloch à idenufier les poussières avec les ions du phosphore, et à confirmé la présence de charges de faible mobilité et des deux signes au sein du gaz.

On peut aller plus loin : les fumées ordinaires sont en général résolubles en examinant sous un faible grossissement un faisceau lumineux condensé qui les traverse ; c’est ce qu'oul fait Zsigmondy, puis Puccianti et Vigezzi, qui ont noté les particularités et l'intensité du mouvement brownien dans ce cas, el même mis en évidence des oscillations dues à des ondes sonores.

J'ai complété Pappareil en ajoutant, à la cuve qui contient les gaz, deux faces métalliques opposées entre lesquelles on peut établir un champ électrostatique

(fig. 24); le tout est immergé dans un bain d'huile de

Fig. 24.

vaseline qui évite d’une façon satisfaisante le trouble dû aux mouvements thermiques de convection. La cuve à gaz peut avoir comme dimensions quelques centimètres de longueur sur un carré de 1°" de côté de section. Pour les expériences sur les ions de faible mobilité, an champ

de 100 volts par centimètre convient, ainsi qu'un grossis-

RECHERCHES SUR LES CENTRES ÉLECTRISÉS, Gr

sement d’une vingtaine de diamètres. Le faisceau lumineux doit être à la fois intense et étroit.

La cuve étant remplie par exemple de fumée de tabac desséchée, on observe nettement les phénomènes suivants:

Les particules sont visibles sous la forme de points blancs brillants animés de vifs mouvements browniens, et l’ensemble reste immobile si les conditions thermiques sont réalisées, ce à quoi on parvient assez facilement (!).

On établit le champ et l’on voit une partie des granules aller dans le sens du champ, une autre en sens contraire, tandis qu’une troisième fraction ne se transporte pas: ce sont les gros ions positifs, négatifs et les centres neutres (?).

L'application du champ a pour effet d'amener au bout de peu de temps la disparition des centres chargés, qui atteignent les parois des électrodes et y restent attachés ; on voit qu'en effet après quelques minutes les particules restantes sont celles qui n’obéissent pas au champ.

Soumettons ensuite le gaz aux rayons du radium ; l’expérience électrométrique (p. 23 et 25) nous a montré qu’alors une partie des centres neutres se chargent el se transforment en gros ions des deux signes.

Le microscope confirme les résultats de l’électromètre ; une fraction des anciennes particules neutres se montre sensible au champ après exposition aux rayonnements

ionisants.

(:) La formule de Stokes montre qu’une gouttelette de brouillard du rayon de 5# tombe dans l’air tranquille avec une vitesse de 3 mm:sec (Bouasse). Il est facile de constater, par le fait que les particules observées au microscope restent au point et ne paraissent pas tomber, que leur vitesse de chute est au moins 2000 fois plus faible et leur diamètre, qui varie comme la racine carrée, au moins 20 à 50 fois inférieur à 5. Nous retombons bien sur des grosseurs ultramicroscopiques et mème probablement sur des diamètres inférieurs à Sor# ou 100FF,

(2) Rappelons que les granules des solutions colloïdales liquides sont tous transportés par le courant, et tous dans le mème sens,

Toute une série d'applications intéressantes découle de ce mode d’observation.

Ainsi la mobilité peut se mesurer directement, en déterminant le temps que les ions mettent à parcourir un espace linéaire connu dans le champ du microscope : l'ordre de grandeur des phénomènes se prête très bien à cetle mesure.

On peut suivre la répartition des centres au voisinage des électrodes, ainsi que les fronts d'ions s’avançant dans le même sens; on peut balancer le champ et suivre les trajectoires et l’oscillation des centres; on peut enfin étudier directement les causes qui peuvent charger des particules en suspension dans un gaz.

Nous avons jusqu'à présent supposé que la cuve était remplie de fumée de tabac, mal définie dans sa composilion et susceptible de donner des produits de condensation gênants. Si nous en avons parlé tout d’abord, c'est qu’elle présente, très simplement et d’une facon très nette, tous les phénomènes que nous venons de décrire, en se prêtant à une observation facile à cause de l’éclat de ses particules.

Mais on peut examiner de la même façon de l’air sec et filtré chargé de poussières en passant sur une étincelle entre pointes métalliques; là, les particules paraissent avoir une grosseur homogène, sont en général fines, et surtout ne sont pas mélangées à des vapeurs condensables.

Les centres ont une grande tendance à rester attachés aux parois qu'ils rencontrent par diffusion ou par la lente action de la pesanteur ; on peut détacher ces parois et les examiner avec un fort grossissement par le procédé ultramicroscopique de MM. Cotton et Mouton : le nombre des grains brillants que le champ du microscope contient peut être évalué par un procédé analogue à ceux qui servent à connaître le nombre des globules sanguins.

Déjà en examinant les fumées, Zsigmondy avait estimé

que les particules y étaient distantes de 104 à 204, ce qui donne l’ordre du milliard par centimètre cube; les nombres qu’on obtient par le procédé que je viens d’indiquer sont du même ordre. On peut déduire de leur connaissance une mesure de la charge de chaque centre, si l’on connaît la quantité d'électricité de chaque signe transportée par centimètre cube du gaz primitif, ce qui est facile avec un électromètre étalonné en quantités d’'électricité.

Nous nous proposons de tenter cette mesure, qui aurait un grand intérêt au point de vue de la comparaison de la charge trouvée avec la charge atomique 3.107 unité électrostatique C. G.S. qu'ont fournie les expériences de Wilson et de J.-J. Thomson pour les ions des rayons de Rünigen.

Enfin, le résultat qui n’est pas le moins important de tout ceci, c'est qu’on peut arriver à voir directement les centres qui produisent la conductibilité des gaz chargés en gros ions.

Si l’on songe que les propriétés électriques de ces gaz peuvent se déduire de celles des gaz soumis aux rayons de Rôüntgen, en supposant simplement une mobilité plus faible aux agglomérations, on ne peut s'empêcher de voir là un argument indirect, mais frappant, en faveur de la théorie même qui attribue la conductibilité des gaz en général à des ions des deux signes, chargés individuellement et obéissant dans leur ensemble aux lois de l'Électrostatique.

Conclusions.

En résumé nous avons été amené, par les recherches qui viennent d’être exposées, à formuler les conclusions suivantes :

"4 DIS | A 24 a. Un mélange d’air et d'hydrogène, ayant passé dans un tube chauffé au rouge, contient des centres matériels chargés des deux signes ayant la mobilité des gros ions.

b. Cette propriété est liée à la formation possible de produits condensables, tels que l’eau dans l'expérience précédente ; elle manque lorsque les produits formés sont tous gazeux à froid, dans le cas par exemple d’un mélange d’air et d'oxyde de carbone.

c. La nature de la conductibilité du gaz provenant de la flamme d’oxyde de carbone, brülant dans l’air sec et à ) filtré, confirme ces résultats ; il ne se produit que des y ?

pelits ions que nous avons décelés au moyen d’une méthode spéciale.

a. Il peut exister en suspension, dans un gaz, des centres neutres susceptibles de se transformer en gros ions par exposition à divers agents producteurs de petits ions (radium, rayons X, lumière ultravioleite, flamme d'oxyde de carbone).

b. Ces centres existent en particulier dans les gaz de flamme, les gaz de barbotage de certains liquides (benzine, etc.). On peut aussi en obtenir par la chauffe de corps légèrement humides.

c. Entre autres caractères, ils possèdent la propriété très remarquable de se charger par barbotage dans les milieux liquides ionisants (eau, solutions salines, alcools).

a. L'étude du barbotage des gaz dans les liquides, après nous avoir permis de citer quelques nouveaux traits du phénomène, nous a conduit à diviser les liquides en deux groupes, ayant des propriétés nettement distinctes suivant qu'ils cèdent aux gaz des ions chargés ou des centres neutres.

b. L'action du radium sur les gaz sortant des liquides ionisants présente la particularité intéressante de diminuer le nombre des centres chargés.

c. Enfin nous avons découvert et étudié la propriété qu'ont ces liquides de charger les centres neutres préalablement existants dans le gaz.

En examinant à l’ultramicroscope les poussières en suspension dans un gaz conducteur soumis à l’action d’un champ électrostatique, nous avons pu observer la présence d’ions des deux signes et de centres neutres, mesurer leur mobilité et retrouver les résultats déjà fournis par la méthode électrométrique.

Nous avons déjà insisté sur l'appui que ce mode d’observation apporte à la théorie des ions.

Il me reste à exprimer ma reconnaissance à M. Langevin pour l'accueil qu’il a bien voulu me faire au Collège de France et surtout pour les conseils précieux qui n’ont souvent guidé dans mon travail, et je ne veux pas

oublier de remercier MM. Brizard et Jurien de la Gravière de leur aimable concours.

Vu et approuvé :

Paris, le 20 juillet 1908.

LE DoYEN DE LA FACULTÉ DES SCIENCES,

. Pauz APPELL.

Vu et permis d'imprimer :

Paris, le 20 juillet 1908.

LE VicEe-RECTEUR DE L'ACADÉMIE DE PARIS,