CHAPITRE V

INFLUENCE d'un CHAMP MAGNETIQUE SUR UNE PARTIE DU RAYONNEMENT DES CORPS RADIOACTIFS

§ i . — Premières observations sur les rayons déviables par un champ magnétique.

Les observations dont il vient d'être question à la fin du chapitre précédent, conduisaient à rechercher si le rayonnement du radium ne présenterait pas quelques autres des propriétés des rayons cathodiques. Parmi les propriétés de ces rayons leur déviation magnétique est une des plus importantes.

Je venais de réaliser plusieurs expériences montrant que le rayonnement du radium est dévié par un champ magnétique, expériences qui vont être décrites ci-après, lorsque j'ai appris que MM. Stefan Meyer et Egon R. von Schvveidler venaient de faire une publication sur le même phénomène, et que cette action avait été vue antérieurement par M. F. Giesel.

MM. Elster et Geitel (i) avaient déjà observé que la conductibilité communiquée par les nouveaux rayons à Pair raréfié, était diminuée par l'action d'une force magnétique.

M. Giesel (2), qui avait préparé des substances très actives, avait employé une disposition très simple pour rechercher l'influence d'un champ magnétique sur le rayonnement de ces substances. Un écran phosphorescent était placé sur les pôles d'un électro-aimant; à 1 centimètre environ au-dessous, on avait disposé une préparation active (que M. Giesel appelait polonium). On observait une tache phosphorescente qui se déplaçait quand l'aimant était excité. Une préparation de radium donna des effets analogues. En enveloppant de papier noir la matière active (polonium) et en substituant à l'écran une plaque photographique, M. Giesel obtint des épreuves montrant la déviation du rayonnement. Ces épreuves sont du reste diffuses et accompagnées de traces filamenteuses en forme d'S qui n'ont pas été observées depuis par d'autres expérimentateurs. Pour interpréter convenablement le sens de la dévialion du rayonnement d'après ces épreuves il faut observer que la matière était en dessous et que la plaque était renversée. La publication de M. Giesel est datée du 3i octobre 1899. M. Giesel, à qui l'on doit de très importantes observations surtout au point de vue chimique dans le domaine de la radioactivité, ne paraît pas s'être attaché ultérieure-

(1) Elster et Geitel. Verh. Deutsch. Chem. Gesell. (mai 1899) Wied. Ann., t. LXIX, p. 88, 1899.

(2) Giesel Wied. Ann., t.. 69, p. 834, 1899.

ment à une étude physique plus complète du phénomène important qu'il venait de mettre en évidence.

Presque simultanément, MM. Stefan Meyer et E. von Schweidler ( i ) étudiaient les perturbations apportées dans la conductibilité de l'air lorsque des matières actives analogues aux précédentes sont placées dans un champ magnétique. Ayant eu communication par, M. Giesel de ses observations, ils répétèrent l'expérience de fluorescence en plaçant la matière active sur l'écran et transportant le

tout dans un champ magnétique. Ils virent que le rayonnement était ramené sur l'écran, et que la tache lumineuse était d'autant plus voisine de la source que l'intensité du champ était plus considérable. La figure ci-contre (fi g. i5) extraite de leur publication montre qu'ils avaient vu nettement le sens du phénomène (la déviation, dans la figure, correspond à un champ magnétique produit par un pôle -f placé en avant du tableau) ; elle montre encore qu'ils avaient supposé les trajectoires circulaires dans un plan normal au champ, ce qui est exact, mais la figure est incorrecte, car si le rayonnement eût été homogène, toutes les circonférences eussent dû avoir le même rayon, et si le rayonnement est hétérogène les trajectoires circulaires qui partent d'un même point ont des rayons différents. Nous examinerons plus loin cette question.

Dans leurs recherches ultérieures, MM. Mever et

Fis. 15.

(1) Akadem. Anzeiger Wien, n° 22 (3 nov.), 23 (9 nov.) 1899. Physikal. Zeischrift, 1. 1, p. 90 et 113.

v. Schweidler ne se sont pas non plus attachés à une étude plus approfondie de la déviation magnétique.

J'ai dit plus haut comment, sans avoir eu tout d'abord connaissance de ces expériences, j'avais été conduit de mon côté à observer la déviation magnétique du rayonnement du radium. Ayant vu de suite tout le parti que l'on pouvait tirer de ce phénomène pour l'analyse du rayonnement je m'attachai à cette étude et je réalisai un très grand nombre d'expériences et de déterminations qui vont être exposées dans ce chapitre et dans quelques-uns des chapitres suivants.

Comme suite à mes expériences sur la phosphorescence excitée par le rayonnement du radium, j'avais disposé (i), le 7 décembre 1899, entre les armatures d'un Tort électro-aimant, terminées par deux petites surfaces planes de fer doux de i4 millimètres environ de diamètre, la petite quantité de carbonate de radium dont il a été question plus haut, et qui était placée en A (fig. 16), au-dessous du champ; en B était fixé un petit écran phosphorescent de sulfate double d'uranium et de potassium. Cette matière devenait lumineuse sous l'action du radium. La distance AB étant de quelques centimètres, si Ton venait à exciter l'électroaimant, la phosphorescence disparaissait. En rapprochant alors l'écran de la source, à icm, 5 environ, on retrouvait

Fig. 16.

1) Comptes rendus de CAcad.des Sciences, t. GXXIX, p. 996 (11 déc. 1899).

l3o RECHERCHES

une région d'excitation lumineuse déplacée, et le sens du déplacement changeait avec le sens du courant. En déplaçant l'écran, je reconnus qu'on obtenait, en particulier, une action très vive près des pôles comme si une partie des ravons actifs étaient concentrés sur ceux-ci.

Je formai alors un écran cylindrique, au moyen d'un bout de tube de verre de imm,5 d'épaisseur, de 26 millimètres de diamètre intérieur et de o,mm,5 de hauteur. La surface intérieure était enduite de sulfate double d'uranium et de potassium pulvérisé, et la matière active, recouverte d'une feuille mince d'aluminium, était placée au centre, de sorte que tous les points de l'écran étaient sensiblement à la même distance de la source radiante (fîg. 17). Si l'on place la matière entre les pôles et l'écran normalement au champ, on constate que si l'électro-aimant n'est pas excité, la partie supérieure de l'écran est lumineuse, mais si l'on excite l'électro-aimant, la phosphorescence disparaît presque complètement en tous les points. On en conclut que dans la direction normale au champ, toutes les radiations activant la phosphorescence suivent des trajectoires qui les maintiennent à l'intérieur de l'écran circulaire. En faisant tourner l'écran circulaire autour d'un axe vertical, de façon à le placer parallèlement au champ, on voit les régions voisines des pôles devenir vivement lumineuses.

J'ai cherché à suivre la trace du rayonnement dans les deux directions principales de symétrie du champ. i° Effets produits dans le sens des lignes de force. — Les

Fig. 17.

surfaces polaires étant éloignées à une distance d'une dizaine de millimètres, la matière active déposée sur du papier et recouverte d'une feuille mince d'aluminium avait été placée près du centre de l'une des surfaces polaires, puis contre l'autre pôle on avait disposé un écran fluorescent, soit de sulfate double d'uranyle et de potassium, soit de platino-cyanure de baryum, de blende hexagonale, de diamant, ou d'autres matières phosphorescentes. Tant que l'électro-aimant n'est pas excité, la phosphorescence apparaît sous la forme d'une large tache lumineuse, s'étendaiit bien en dehors de la surface polaire en contact avec l'écran : la lueur est assez faible lorsque la distance de l'écran à la source est de i centimètre conformément aux expériences relatées à la fin du chapitre précédent.

Si alors on excite l'électro-aimant, on voit la tache lumineuse se rétrécir et devenir considérablement plus intense; la lueur dépasse à peine les contours de la pièce polaire, et il semble qu'un grand nombre de rayons excitateurs émanés du radium viennent aboutir à cette surface. L'effet est le même si on change le sens de l'aimantation. Le même phénomène se produit lorsqu'on interpose entre la matière active et la surface fluorescente des écrans de diverses natures, papier noir, verre, etc., l'intensité est seulement affaiblie ainsi que je l'ai indiqué antérieurement.

Si, aux écrans phosphorescents on substitue contre la surface polaire une plaque photographique, on obtient en quelques instants des épreuves dont la figure 28, PI. VI est un exemple. Cette épreuve a été obtenue en posant d'abord 5 minutes sans le champ magnétique,

puis en glissant la plaque parallèlement à elle-même, en excitant le champ et en posant encore 5 minutes. La plaque montre à la fois l'impression faible et diffuse en l'absence du champ magnétique et la concentration du rayonnement suivant les lignes de force de celui-ci.

J'avais pensé alors que l'augmentation considérable de l'intensité pourrait donner le moyen de concentrer sur une petite surface polaire l'action d'une large surface de matière peu active telle que l'uranium, mais l'expérience n'a rien donné d'utilisable.

3° Effets observés dans un plan parallèle au champ. — La photographie, parla netteté des détails qu'elle enregistre, a donné pour l'étude du champ des résultats bien supérieurs à ceux de la fluorescence. J'ai réalisé en particulier les expériences suivantes :

i° On place parallèlement au champ, entre les deux pôles distants de 4^ millimètres, une plaque photographique horizontale entourée de papier noir. Après avoir excité l'électro-aimant, on dépose sur la plaque, à égale distance des pôles, la matière active. Au bout de quelques minutes on la retire, on développe la plaque et l'on constate que l'impression très forte, au lieu de s'être faite uniformément autour de la source, est tout entière rejetée sur la droite du champ (à gauche pour un observateur qui regarde le pôle +).(P1. VI, fig. 29.) En dehors de la tache noire qui marque la place de la source radiante, l'impression maximum est répartie sur une zone étroite qui aboutit aux pôles. L'écart maximum correspond à la direction normale au champ passant par la source qui, dans le cas actuel, est sensiblement au milieu du champ. Le maxi-

mum d'intensité de l'impression a aussi lieu dans cette direction. De part et d'autre de ce maximum la courbe s'infléchit et rejoint les pôles presque normalement aux surfaces polaires, d'un même côté par rapport au centre de ces surfaces. D'autres épreuves ont montré que l'écart et la courbure diminuaient à mesure que le champ magnétique était plus intense.

Cette expérience se trouve être semblable à celle de M. Giesel, mais elle présente déjà beaucoup plus de netteté. Elle est identique en principe à celle que MM. Meyer et v. Schweidler ont faite avec un écran fluorescent. Ces auteurs ont seulement vu le sommet de la courbe.

Les rayons émis au-dessous de la plaque devraient donner au travers de celle-ci la courbe symétrique, mais dans notre expérience ils sont absorbés par le verre qu'ils ont à traverser deux fois.

Cette expérience explique les faits observés au début avec les écrans fluorescents et, en particulier, l'absence de phosphorescence dans un champ intense sur un écran cylindrique dont le rayon est supérieur au diamètre moyen des trajectoires infléchies des rayons les plus actifs.

2° Une seconde expérience consiste à placer le radium près de l'un des pôles, du pôle + par exemple, la plaque photographique restant dans la même position que ci-dessus. L'impression affecte encore la forme d'une ligne tout entière à droite du champ (fig. 3o, PI. VI). A côté de la tache marquant la place de la source se trouve, à droite du champ, une tache presque aussi intense rejoignant la première, impression due aux rayons très fortement infléchis normalement au champ, très intense dans

cette région; puis l'impression va en diminuant jusqu'au milieu où elle est minimum; elle augmente de nouveau en s'approchant de l'autre pôle où l'impression intense forme une sorte d'image dispersée de la source radiante.

Si, au lieu de placer la matière active près d'un des pôles ou à égale distance de ceux-ci, on la place à une distance quelconque, on trouve toujours une impression curviligne rejetée à droite du champ et pour laquelle le maximum d'intensité est produit par les rayons déviés normalement au champ.

§ 2. — Rayons peu déviables, ou rayons a.

Les premières expériences de MM. Giesel, Meyer et v. Schweidler faites avec des matières moins pures que celles que préparaient M. et Mme Curie, semblaient montrer que le rayonnement de toutes les substances actives était déviable, bien qu'à cette époque l'on n'ait pu encore observer aucun effet avec l'uranium. Je n'ai pas tardé à reconnaître que la déviation magnétique du rayonnement, telle qu'elle venait d'être observée, n'était pas un phénomène général (i ).

M. et Muie Curie avaient eu l'obligeance de me remettre une très petite quantité d'azotate de polonium presque aussi actif que les préparations radifères d'alors, soit pour ioniser l'air, soit pour impressionner une plaque photographique. Le rayonnement de cette substance, placée dans un champ magnétique, n'a manifesté aucune influence

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXIX, p. 1205 (26 décembre 1899). .

de l'ordre de celle qu'on observe avec le radium. Ni les phénomènes de phosphorescence ni les actions photographiques n'ont révélé aucune influence appréciable de la part du champ magnétique alors employé.

Je citerai en particulier les expériences comparatives suivantes : Entre les pôles de l'électro-aimant, dans un champ magnétique dont l'intensité a été voisine de 4°oo puis de ioooo unités G. G. S, on a placé la préparation de polonium; au-dessus de cette matière, à des distances qui ont été dans diverses expériences de 2 millimètres et de 1 centimètre, on a disposé horizontalement, soit dans le champ, soit en dehors du champ, une plaque photographique non enveloppée, car le rayonnement de polonium est presque totalement arrêté par le papier noir, ainsi que je l'ai montré antérieurement. Dans ces conditions, après quelques minutes de pose, on obtient sur la plaque photographique une impression symétrique par rapport à la position de la source active, et cette impression a paru la même lorsque l'électro-aimant est excité ou lorsqu'il ne Test pas.

Si au polonium on substitue le radium, dans les mêmes conditions d'expérience, on obtient avec le champ magnétique et sur une plaque enveloppée une impression rejetée dans le sens du courant qui produit le champ et ayant l'aspect que j'ai signalé plus haut.

Le rayonnement de la préparation de polonium qui a été soumis à ces expériences ne subit donc pas les mêmes influences que celui du radium. Ge caractère vient s'ajouter à la très faible pénétration de la partie la plus active de ces rayons qui est arrêtée par une feuille de papier. La

grande absorption du rayonnement du polonium avait été, sinon publiée, du moins vue par M. et Mme Curie lorsqu'ils ont découvert et préparé ces matières, et j'ai indiqué plus haut (i) comment je l'avais mise en évidence par une épreuve photographique.

11 résulte encore de cette expérience que le polonium étudié par M. Giesel et qui lui avait fourni des rayons très déviables, n'avait pas la même propriété que la préparation de M. et Mme Curie. Aucune des préparations de polonium faites par M. et Minc Curie n'a présenté de rayons très déviables comme ceux du radium, tandis que le polonium de M. Giesel émet des rayons très déviables, mais seulement lorsqu'il est récemment préparé.

Pendant que j'étudiais l'action magnétique par la méthode photographique, M. et Mme Curie faisaient une étude analogue par la méthode électrique (2). La matière active était placée entre les deux armatures d'un électro-aimant, au fond d'une rainure profonde formée par des lames de plomb épaisses. En sortant de cette rainure le rayonnement direct passait entre les plateaux d'un condensateur dont l'un était maintenu au potentiel de 5oo volts et dont l'autre était relié à un électromètre. La rainure, les plateaux et le champ magnétique étaient parallèles. Lorsque le rayonnement passait entre les plateaux, il s'établissait entre ceux-ci un courant; si le rayonnement était dévié par le champ magnétique, et ne pénétrait plus entre les plateaux, le courant était annulé.

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXVIII, p. 776.

(2) Id., t. CXXX, p. 73, 8 janvier 1900.

SUR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE. I 3j

M. et Mme Curie ont reconnu ainsi que le rayonnement du radium se compose de deux parties, l'une déviée et l'autre non déviée, dans le cas de leurs expériences, tandis que le rayonnement de toutes leurs préparations de polonium n'était pas dévié. Nous verrons plus loin que cette partie du rayonnement du radium, réputée d'abord non déviable, et que M. liutherford appelle les rayons a, est très faiblement déviable en sens contraire de la déviation considérée ci-dessus. Ce rayonnement a du radium se comporte comme le rayonnement du polonium ; comme lui, il est arrêté par une feuille de papier.

Le rayonnement a du radium est arrêté par une épaisseur d'air de 7 centimètres, celui du polonium par une épaisseur d'air de 4 centimètres pour l'échantillon étudié.

Les rayons déviables n'interviennent que pour une faible part dans les mesures où l'on utilise le rayonnement total pour produire la conductibilité de l'air.

Ces rayons a présentent une particularité remarquable dans leur absorption; tandis que pour les rayons pénétrants du radium le coefficient d'absorption va en décroissant quand l'épaisseur de matière traversée augmente, les rayons a du radium et ceux du polonium sont d'autant plus absorbables que l'épaisseur de matière qu'ils ont dû traverser est plus grande. Cette loi d'absorption constatée par M. et Mme Curie est contraire à ce que l'on connaît pour les autres rayonnements. On verra plus loin que les rayons a peuvent être considérés comme subissant une transformation progressive à mesure qu'ils se propagent dans l'air ou dans les milieux absorbants.

Si l'on utilise l'ensemble des rayons émis, les phéno-

mènes d'absorption se compliquent par la présence des rayons déviables et pénétrants dont nous étudierons plus loin l'absorption élective.

M. et Mme Curie, qui s'étaient demandé si des rayons qui jouissent de propriétés aussi singulières sont bien de véritables rayons se propageant en ligne droite, m'avaient prié d'examiner cette question par une épreuve photographique.

L'expérience fut faite le 5 janvier 1900. Une petite quantité d'azotate de polonium fut placée dans une petite cuve linéaire formée par une rainure étroite creusée dans une feuille de carton. Un fil de cuivre de imm,5 de diamètre fut placé à 5 millimètres au-dessus et parallèlement à la source linéaire. Une plaque photographique non enveloppée était disposée parallèlement à 8 millimètres au delà. Après une pose de dix minutes, l'ombre géométrique du fil apparut avec les dimensions prévues, et une pénombre très étroite due à la largeur de la source. L'épreuve reproduite (fig. 16, PI. IV) montre le résultat obtenu.

La même expérience réussit également bien en plaçant contre le fil une double feuille d'aluminium battu, que les rayons sont obligés de traverser. Il s'agit donc bien de rayons donnant des ombres géométriques parfaites.

Pour mettre en évidence dune autre manière les deux espèces de rayons dont la présence simultanée dans le radium venait d'être démontrée par M. et Mme Curie, j'ai réalisé plus tard l'expérience suivante (avril et mai 1900).

Une petite quantité d'un sel de radium a été rassemblée dans une rainure pratiquée dans un petit bloc de plomb. Ce bloc dont la rainure a été recouverte d'une fente très

fine formée par deux petites bandes de verre de i millimètre d'épaisseur juxtaposées, a été disposé entre les armatures planes d'un électro-aimant; la matière active était recouverte d'une mince feuille d'aluminium de omm,oi d'épaisseur, de manière à arrêter tout rayonnement lumineux. On commençait par exciter l'électro-aimant, puis on disposait sur la cuve une plaque photographique inclinée de façon à couper le faisceau plan qui sortait de la fente. Ce faisceau sortait parallèlement au champ magnétique, et était partiellement dévié. Au bout d'une trentaine de minutes de pose, pendant lesquelles le champ a été maintenu rigoureusement constant, on obtint, suivant l'intensité du champ et l'inclinaison de la plaque, des épreuves dont la figure 39, PI. VII, donne la reproduction.

Si la plaque n'est pas enveloppée de papier noir on a une trace très intense des rayons a, puis une impression des rayons déviés et enfin une trace diffuse de l'autre côté du rayonnement dévié. Cette impression diffuse apparaît symétriquement de chaque côté de la trace non déviée, si l'on n'excite pas le champ magnétique et si l'on recueille seulement la trace rectiligne du ravonnement total. Comme nous l'avons déjà dit, la partie rectiligne est faiblement déviable en sens inverse par un champ très intense. Nous traiterons plus loin cette question.

Nous étudierons ci-après avec détail le rayonnement déviable ; l'expérience précédente permet de faire de suite quelques observations sur la partie non déviable ainsi séparée. Par exemple, si la plaque photographique est enveloppée de papier noir ou si la source est couverte soit de papier noir soit d'une feuille d'aluminium de o"11?1, 1

l/|0 RECHERCHES

d'épaisseur, la partie non déviable est supprimée et la partie déviable apparaît seule accompagnée de la partie diffuse (PL VII, fig. 4°)- Une bande de papier noir ou d'aluminium de omm,i d'épaisseur disposée à une hauteur convenable sur la plaque intercepte le rayonnement non déviable, qui apparaît ainsi, comme dans les expériences de M. et Mme Curie, semblable à celui du polonium (PL VII, fig. 43).

On peut encore opérer autrement, disposer la plaque

photographique horizontalement au-dessus , ^j^====qi de la cuve à 10 millimètres environ du radium

et à 5 millimètres de la fente. On recueille Fig. 18. ainsi une trace rectiligne du faisceau non

dévié et une bande diffuse représentant le faisceau dévié. On a interposé divers écrans pour étudier l'absorption du faisceau non dévié. L'épreuve reproduite PL VII, fig. 41 a été obtenue en plaçant sur la fente un prisme de quartz de 6o° (fig. 18). Le rayonnement déviable était rejeté du côté du sommet. La pose a été de 5o minutes. Le rayonnement non déviable a été arrêté et il s'est produit des impressions secondaires assez difficiles à analyser.

Il importait de se demander si l'uranium émet également les deux espèces de rayons dont il vient d'être question. La faiblesse du rayonnement a exigé des poses bien plus longues. Une première constatation de l'existence de rayons déviables a été faite ( i ) en recherchant si l'ombre d'un écran

(1) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. CXXX, p. 1583, 11 juin

vertical produite par une source linéaire d'uranium était déviée par un aimant permanent, dont le champ avait une intensité d'environ i5oo unités G. G. S. J'ai refait un peu plus tard (1) une analyse plus précise du rayonnement de l'uranium, par .la méthode de la plaque photographique inclinée, posée sur une cuve linéaire. L'épreuve de lafig. 44? PI. Vil, obtenue dans un champ de i35o unités G. G. S. environ après 4^ jours de pose sur une plaque non enveloppée, montre que la totalité du rayonnement actif a été déviée. Il n'y a pas eu trace d'impression par des rayons a très actifs, bien que l'on s'attendit à cette constatation par les conclusions des recherches de M. Rutherford. 11 semble que s'il existait une partie peu pénétrante, peu déviable, son action photographique eut dû être plus intense que celle des rayons pénétrants déviables tandis qu'elle n'a pas apparu bien qu'aucun écran ne fût interposé entre la source et la plaque, et que celle-ci fût presque au contact de l'uranium. J'ai repris récemment cette expérience (2) en plaçant l'uranium et la plaque photographique dans un tube en verre où l'on fit le vide aussi parfaitement que possible et qu'on ferma ensuite à la lampe. Le tube fut placé entre les pôles d'un aimant. Au bout de 4.3 jours de pose, on ouvrit le tube : l'épreuve (PL VII, fig. 44 bis) fut semblable à celle qu'on avait obtenue dans l'air. Il paraît donc résulter de ces observations que

(1) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. CXXX1V, p. 208, 27 janvier 1902.

(2) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXX1V, p. 981, 27 avril 1903.

I f\1 RECHERCHE?

l'on soit en droit de conclure à l'absence, ou du moins à la faible proportion, dans le rayonnement de l'uranium de cette partie a que l'on rencontre dans le rayonnement du radium et du polonium.

Dans des conditions analogues le thorium a manifesté les deux espèces de rayons (PL Vil, fig. 45)-

A côté des deux espèces de rayons que nous venons de reconnaître, il en existe une troisième, non déviablc et extrêmement pénétrante. Nous en verrons les effets dans la plupart des épreuves suivantes. Leur caractère de nondéviabilité a été indiqué d'abord par M. \ illard. Nous reviendrons plus loin sur les effets qu'ils produisent.

§ 3. ■ — Etude des trajectoires des rayo?is déviables dans an champ magnétique.

Dès mes premières observations sur la déviation magnétique du rayonnement du radium, je me suis appliqué à mettre à contribution ce phénomène pour l'étude du rayonnement nouveau. La netteté des impressions que l'on peut recueillir a permis de relever les traces des trajectoires et de comparer les observations aux déductions théoriques qui résultent de l'assimilation de ces rayons aux rayons cathodiques.

On sait que l'action d'un champ magnétique d'intensité H sur une masse électrique e animée d'une vitesse v clans une direction faisant un angle a avec la direction du champ, est une force, perpendiculaire à la fois au champ et à la direction de la vitesse, et qui a pour expression :

H ev sin oc.

Considérons une masse matérielle m transportant avec une vitesse v une charge e dans un champ magnétique uniforme d'intensité H, parallèle à la direction ox (fig. i8bis).

La force étant normale à la vitesse, ainsi qu'à la direction ox, la vitesse reste constante, ainsi que sa projection vcoscl sur l'axe des x\ l'angle a est donc constant, et l'abscisse x est donnée par la relation x = (v cos ce) t. La vitesse de la projection de m sur le plan yz est constante et

égale à v sin a. La force est constante et parallèle à ce plan ; la projection de m décrira donc une circonférence de rayon R' donné par la relation

Fig. 18 bis.

m (v sin a)2 u

— i__ L z= H ev sin a

d'où :

et si l'on pose on a :

sin -/-

R' = R sin y.

K est la valeur maximum de R' pour a = 900, et correspond au ravon des trajectoires circulaires des particules lancées normalement au champ.

La vitesse angulaire est

v sin a

elle est indépendante de a.

l44 RECHERCHES

La projection de m décrit d'un mouvement uniforme la circonférence pendant le temps

La trajectoire est une hélice enroulée sur un cylindre dont le rayon est Rsina. Le pas de cette hélice est

v t cos y. = — j- cos a == 2 tt R cos «,

Le rayon de courbure de la trajectoire est constant et égal

sin a

Considérons les trajectoires de toutes les particules qui, à l'origine, sont émises dans le plan des,rz, parallèle au champ.

Ces trajectoires sont inégalement infléchies depuis celle qui décrit dans le plan normal au champ une circonférence de rayon R jusqu'à celle qui suit sans déviation l'axe des x. Elles s'enroulent toutes sur des cylindres tangents au plan zox le long de ox, et elles rencontrent le plan de xjf après avoir parcouru la moitié de leur pas. La longueur de toutes les trajectoires depuis le point o jusqu'à la rencontre avec le plan des xy est donc la même et égale à tt:R. Les coordonnées du point de rencontre sont :

y =2R sin a et x = vt cosa = -nr R cos a.

les trajectoires en question coupent donc le plan des xy sur l'ellipse