CHAPITRE VI

§ i . — Transmission du rayonnement au travers des corps.

Rayonnement secondaire.

Au début de mes recherches sur le rayonnement de l'uranium, j'avais observé que tout corps frappé par ce rayonnement émettait d'autres rayons qui furent pris d'abord pour une diffusion des rayons incidents, et que je reconnus plus tard constituer un rayonnement secondaire. Quelques faits relatifs à ce phénomène ont été rapportés p. 3y . Le rayonnement du radium a montré dans la suite des effets analogues, en particulier les effets qui sont résumés p. ii3, et, enfin, on a vu que chaque fois qu'une substance active était posée sur une plaque photographique et recouverte d'une cloche en verre ou en métal, un rayonnement secondaire intense était produit sur la face intérieure de cette cloche, et venait impressionner la plaque autour de la source. De nombreuses photographies faites avec l'uranium ou le radium (voir notamment les fig. 12, 1/4, 15,26,27,35 des planches) donnent des exemples de ce phénomène. J'ai mentionné plus haut que ce rayonnement semblait analogue, sinon identique, en raison de son ori-

ginc, à celui qui avait été découvert par M. Sagnac sous l'influence des rayons X.

Le rayonnement secondaire se montre plus absorbable que celui qui lui donne naissance. D'autre part, le rayonnement excitateur se compose de rayons de diverses natures, inégalement pénétrants, qui doivent produire des effets secondaires différents. Il était nécessaire d'analyser le faisceau incident, et l'on a vu que l'influence d'un champ magnétique permettait d'atteindre ce but.

Je me suis donc proposé de disperser par un champ magnétique un faisceau de rayons intenses, ceux du radium, qui contiennent les trois espèces de rayons, puis de suivre à l'intérieur de divers corps transparents les trajectoires des divers rayons, et de reconnaître les phénomènes secondaires qui accompagnent leur transmission.

La méthode générale employée dans ce but a été la suivante (i) :

On dispose la matière active de façon à obtenir un faisceau vertical très mince issu d'une source linéaire ayant une longueur de quelques millimètres. On obtient ce résultat en plaçant la matière dans une rainure étroite et profonde creusée dans un petit bloc de plomb.

On place ce système dans un champ magnétique aussi uniforme que possible et, comme la pose doit être longue, on s'est servi de champs produits par des aimants. La source linéaire est placée horizontalement, parallèlement au champ. Si celle-ci est du radium, on la couvre d'une

(I) Comptes rendus de l'Acad. des Sciences, t. CXXXII, p. 736 (55 mars 1901), et p. 1286 (3 juin 1901).

SUR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE. 2o3

lame mince d'aluminium pour éviter la lumière émise. On dispose alors au-dessus de la source une plaque verticale, perpendiculaire au champ, et coupant Je faisceau dévié, dont les divers payons atteignent la plaque sous une incidence presque rasante.

Si, dans le faisceau dévié, on considère un faisceau de rayons qui possèdent la même vitesse, ceux de ces , rayons qui sont émis normalement au champ constituent des surfaces cylindriques de ravon R. Aucun d'eux n'impressionne la plaque; les rayons voisins émis presque normalement sous l'angle a voisin de 900 décrivent des surfaces cylindriques de rayon R sin a, très voisines du cylindre R, et sont atteindre la plaque photographique; et, si les limites de la variation de l'angle a aux environs de 900 sont très petites, tout se passera comme si la plaque coupait des - cylindres de rayons R. Tout rayon qui atteint la plaque fait une impression en ce point et s'y arrête, ou la traverse. Un ravon infiniment voisin, et pour lequel a, est un peu différent, viendra faire sa trace au delà, sur un point qui différera peu de la trajectoire réelle du rayon rasant. On aura donc sur la plaque non pas la trajectoire réelle d'un rayon issu normalement au champ, mais une pseudotrajectoire qui en différera très peu.

Sur la plaque photographique, on dispose, en contact avec celle-ci, divers écrans percés de petites fentes normales à la plaqué. Ces petites fentes limitent des radiations déterminées. Par les premières fentes que rencontre le rayonnement, passent des portions de spectres purs, et, si, sur le trajet de ceux-ci, on dispose une seconde fente, on isole un faisceau circulaire dont le rayon est déterminé

Fis. 22.

par les pieds des deux fentes et l'intersection du plan de la plaque avec la source linéaire. Les deux fentes et la source constituent trois génératrices parallèles qui définissent un cylindre à base circulaire, et toutes les trajectoires passant par les deux fentes s'enroulent sur le cylindre, et viennent atteindre la plaque sur le contour de la circonférence de base (fig. 22). L'impression est donc bien une circonférence donl le rayon R' est, pour chaque trajectoire, égal à R sin a. Le rayon de courbure des trajectoires qui aboutissent aux divers points de la trace circulaire n'est donc pas le même. Chacune de ces trajectoires est définie par une

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valeur de l'angle a et par R = - — . Le rayon de courbure

sin a

est un peu supérieur à R et va en augmentant quand a diminue, c'est-à-dire à mesure que l'impression se rapproche de la source linéaire (fig. 23). Lorsque celle-ci est courte, les variations de sin a sont très petites, et l'on a pratiquement R == R. La trace est produite par un faisceau de radiations qui décrivent des trajectoires dont les rayons de courbure varient dans des limites très petites. Enfin, si, ayant isolé ainsi un rayon simple, on dispose au delà des deux fentes une matière transparente, les rayons qui aboutissent aux divers points de la pseudotrajectoire auront parcouru dans la matière des chemins sensiblement égaux à ceux qui correspondent à la trajec-

Fig. 23.

toire réelle du rayon normal au champ au travers de cette matière. En réalité, l'épaisseur traversée est un peu plus grande. Si a est l'inclinaison du rayon sur le champ, et s

l'arc de la projection, l'arc réellement parcouru est —

sin a.

Le rayon de courbure correspondant est aussi — La ra-

sin a.

diation correspondante est donc un peu plus pénétrante,

ce qui constitue une sorte de compensation.

Tout se passe comme si l'on suivait la trajectoire à l'intérieur même du corps transparent. Pratiquement, les écrans munis de fentes et les matières transparentes étaient collés sur une lame de verre, normalement à celleci, et amenés à des dimensions convenables pour être pressés contre la plaque photographique pendant la pose. La figure 5o, PI. VII, rend compte de cette disposition, on y voit les écrans et la petite cuve, mais l'aimant et la plaque photographique ont été enlevés.

La figure 61, PI. X, donne un exemple des courbes qu'on peut obtenir. L'intérieur de l'espace compris entre les écrans est très fortement impressionné par des rayons secondaires. Puis on voit, après la première série d'ouvertures, des spectres purs, et après la seconde des rayons simples. Les combinaisons d'ouvertures deux à deux donnent parfois naissance à plusieurs rayons simples différents sortant par la même ouverture.

Si la source est enfermée dans un petit tube en verre, les rayons secondaires du verre viennent s'ajouter aux radiations qui le traversent, mais les rayons a sont éliminés.

Si le sel de radium est placé directement dans la rai-

nure et recouvert d'une lame d'aluminium très mince, les rayons a. peuvent pénétrer dans la première région et contribuer à augmenter l'impression.

Dans l'épreuve dont il vient d'être question, on voit encore que la partie la plus efficace du rayonnement déviable a donné une impression renversée dans le voisinage de la source et qu'elle part presque tangent iellemcnt à la verticale. Enfin, on reconnaît la trace rectiligne des rayons non dé viables très pénétrants que nous pouvons appeler les rayons y.

Les courbes qui figurent les trajectoires ne sont nettes que dans le voisinage des écrans qui les ont limitées. Il semble que les rayons se diffusent et s'affaiblissent considérablement à une petite distance des écrans.

Ce fait paraît dû à ce que, près des ouvertures qui ont une certaine hauteur, les points reçoivent des rayonnements un peu différents entre eux mais venant de tous les points de la source, tandis qu'à partir d'une certaine limite, la partie efficace de la source va en diminuant de plus en plus, et l'obliquité augmente très vite.

Mesures relatives aux rayons du radium. — J'ai réalisé, par cette méthode un très grand nombre d'épreuves photographiques qui toutes ont donné, soit des résultats importants, soit des indications intéressantes. On en a cité seulement quelques-unes afin de ne pas multiplier outre mesure le nombre des figures.

Dans la disposition qui a donné l'épreuve reproduite (ig. 53, PI. VIII, on a placé, au delà d'une série d'ouvertures par lesquelles passent des fragments de spectre, une lame

d'aluminium de omm,i d'épaisseur. L'épreuve obtenue est très instructive : elle montre d'abord, par les ouvertures où passent des rayons y non déviables, qu'il y a discontinuité entre ces rayons et les rayons déviables 6. La trace de la lame d'aluminium est figurée par un trait blanc dans une région et noir dans l'autre. Les rayons les moins déviés traversent la lame d'aluminium sans altération et sans qu'aucun phénomène secondaire puisse faire soupçonner sa présence. A mesure que les rayons sont de plus en plus déviables, ils produisent un renforcement d'action de plus en plus intense à la sortie de la lame. Celle-ci se détache en clair, surtout dans la région la plus déviée de chaque spectre partiel; les rayons qui traversent la lame sont affaiblis et provoquent à leur sortie un rayonnement secondaire intense qui s'ajoute à leur action sur la plaque photographique.

Par exemple, à partir du 2e et surtout du 3e spectre à gauche, l'impression produite par le rayonnement à la sortie de l'aluminium est plus intense que celle qui est produite par le rayonnement incident. A partir du 5e spectre, on voit apparaître au contact même de la face de sortie une impression encore plus intense, qui s'étend à peine au delà du contour extérieur de l'écran d'aluminium. Pour le spectre suivant, une partie seulement des rayons provoque un rayonnement secondaire sur la face de sortie. A partir de cette limite, la trace de la lame cesse de se projeter en clair; les rayons qui atteignent la plaque photographique sur la tranche de la lame de l'aluminium en contact avec la plaque provoquent des rayons secondaires, absorbés sur place et qui marquent en noir la section de la lame

d'aluminium. Pour le 8e spectre; on retrouve sur le bord le moins dévié une tendance à la production de ravons secondaires à l'extérieur, puis tous les autres rayons plus déviables provoquent sur la face d'incidence des rayons secondaires intenses qui produisent une impression au milieu de laquelle les rayons incidents semblent disparaître. Enfin, par les ouvertures de droite, on voit sortir des faisceaux très faibles qui semblent produits par les rayons secondaires du plomb, et qui paraissent entraînés dans le même sens par le champ magnétique.

Cette épreuve se prête même à des déterminations numériques. Le champ uniforme de l'aimant avec lequel a été faite l'expérience était de 85g unités GGS.

Entre les rayons non déviables y et les rayons (3 les moins déviables, il y a une discontinuité. La trajectoire des radiations les moins déviables a un rayon de courbure d'environ iic,6 ce qui donne pour caractériser ces rayons le produit

Les rayons de courbure des radiations limites, qui donnent à leur sortie de l'aluminium une impression intense, sont : pour les moins déviables (5e faisceau)