Charges par les rayons de Rôntgen. — D'une

(') On ne peut non plus supposer, comme Villaii, que les rayons peuvent contourner les obstacles; cette expérience donnerait au contraire un nouveau moyen de vérifier leur propagation rcctiligne.

36 j. PFiiniN.

façon plus précise, les surfaces (jui terminent, sur un diélectrique non gazeux, un tronçon de tube de force ainsi rencontré par les rayons se couvriront d'électricités contraires, en quantité précisément suffisante pour annuler le cliamp à l'intérieur de ce tronçon. C'est ainsi que j'ai pu, sous l'influence des rayons de Rontgen, charger des corps isolants, non rencontrés parées rayons (^ ). Entre les armatures A, -V d'un cojidensateur plan {fig. lo),

Fig. 10.

je plaçais une lame P de paraffine parallèle à ces armatures, puis je faisais passer pendant quelques secondes un pinceau de rayons figuré en BC, qui ne rencontrait ni la paraffine, ni les armatures; enfin, je laissais tomber cette lame de paraffine dans un cylindre de Faraday, qui aussitôt se chargeait fortement. Par exemple, dans le cas de la figure, la charge était positive; recommençant alors Texpérience en changeant le sens du champ électrique entre A et A', je constatais que la paraffine ainsi chargée positivement se déchargeait, puis se chargeait négativement.

Les mêmes expériences réussissaient quand, à la paraffine, je substituais une lame métallique tenue par un support isolant (-).

Dans le même ordre d'idées, j'ai fait passer un faisceau

(') M. Righi a également chargé des corps isolants par des rayons Rontgen, qui rencontraient ces corps.

(^) Le cas est un peu différent, en ce sens que, sous l'influence du champ, il se développe sur le métal de l'électricité libre, dissipée par l'action des rayons, en sorte qu'il y a ici plutôt décharge que charge.

r, AYONS CATHODIQUES ET RAYOJNS DE IIOWTGRN. 87

de rayons suivant l'axe d'un tube creux en soufre (donc de paroi opafjue aux rayons) placé entre les armatures d'un condensateur plan. J'ai alors observé un effet de condensation, d'ailleurs faible, mais pas de décharge complète.

11. Théorie de V effet gaz. — Les faits qui précèdent peuvent s'exprimer d'une façon qui, sans contenir aucune hypothèse, forme un langage simple et facile.

On dira (jue, en tous les points d'un gaz où passent des rayons de Rontgen, il se forme des quantités égales d'électricités positive et négative, ou, d'une manière abrégée, (jue ces rayons ionisent les gaz (^). S'il existe un champ électrique, les charges positives ainsi créées se meuvent dans hî sens du champ et les charges négatives en sens inverse. Ces deux systèmes de charges décrivent ainsi les tubes de force où elles étaient d'abord contenues, jusqu'à ce qu'elles atteignent les conducteurs où se terminent ces tubes, conducieurs qui se trouvent alors déchargés^ ou jusqu'à ce qu'elles soient mécaniquement arrêtées par une surface isolante solide ou liquide, qui se trouve alors chargée. L'action sur les corps électrisés se présente ainsi non comme une propriété proprement dite des rayons de Rontgen, mais comme une conséquence nécessaire de l'altération que ces rayons font subir aux gaz qu'ils traversent. Rien ne prouve que ces rayons n'ionisent pas d'autres corps que les gaz. Mais, ce qui singularise à coup sûr les gaz, c^est la mobilité., sous V influence d\in champ, des charges électriques une fois créées. A cette mobilité sont dues toutes les différences qui séparent les électrolytes ordinaires et les gaz traversés par les rayons.

Je rappelle encore que ce langage ne contient aucune

(') Le nioL à'ionisation n'implique aucune hypothèse moléculaire, f\, doit évoquer seulement l'idée d'une séparation d'électricités coni.raires, liée à la nature de la matière.

PEURIN.

hypothèse. Les cliatges créées dans les gaz ont une existence réelle, qui se manifeste non seulement aux extrémités des tubes de force où elles se meuvent, mais encore en un point quelconque de leur parcours. C'est ainsi que j'ai pu les arrêter au passage, ainsi qu'on l'a vu dans le paiai^raphe précédent. C'est ainsi de même que, dans des recherches postérieures, Rutherford a pu, saisissant également ces charges sur leur irajei, les insuffler dans un cylindre de Faraday où elles se manifestent par les phénomènes accoutumés ( ' ).

12. L'ionisation [)ersisle quelque lemps après le passage des rayons 5 on sesouvieni, en eilét, qu'on peut décharger un corps en insufflant sui* lui de l'air, d'abord traversé par les rayons. ]Mais, si l'on attend trop longtemps, pratiqueuïent plus d'une seconde, cetie propriété disparaît, ce qu'on exprimera en disant que les charges d'abord produites se sont recombinées.

On voit ainsi, du même coup, que l'ionisation peut se produire en rabsence de lout champ électrique. J'ai vérifié, par les deux expériences quantitatives qui suivent, que (ctle ionisation ne s'accroît pas lorsque le champ existe, et qu'elle reste indépendante à la fois de la grandeur et delà direction du champ.

43. Mesure de Vioiiisatioji. — Plaçons-nous, provisoirement, dans (Cite hypothèse où rionisalion ne dépend pas du champ, et considérons, dans un gaz, le volume EFGH traversé à la fois par les lignes de force issues de la plaque ap liée à l'aiguille d'un éleciromètre, et par le cône de rayons ESH {flg. 1 1).

(') Cette expérience de Rutherford a un autre intérêt: on conçoit, en effet, que, en tenant compte de la vitesse du courant d'air, on puisse évaluer la vitesse des ions, dans un clianip donné. Hullierford a ainsi trouvé que les ions positifs et négatifs se niouxaientà peu près avec la même vitesse, de i*^'" par seconde dans un chanii) de i volt par centimètre.

IIAYONS CATHODIQL'ES ET UAYOJNS DE IIOJNTGEJV. SQ

Sous l'iiiflueiice du champ, les charges électriques formées dans le volume EFGH se dirigent, les unes vers a^

Fig. II

et les autres vers A'. Si le champ est faible, avant (jue cette filtration soit complète, une partie de ces charges auront pu se recombinei*. La quantité d'électricité reçue par seconde sur la plaque aj3 sera alors inférieure à la quantité formée dans le volume EFGH. Mais, si le champ croît beaucoup, toutes les cliarges, alors animéesde vitesses beaucoup plus grandes, pourront échapper, et si de plus, c'est l'hypothèse, l'ionisation n'augmente pas, le débit accusé par l'électromèlre prendra une valeur limite.

Fi§. 12.

(tchelle différente)

/^ooV v^ •iso

" Ch am p s

C'est en etïet ce que j'ai vérifié : la distance des armatures A A' a varié de i'^"^ à lo^"" et leur différence de poten tiel de 2 à 220 volts. Le champ a donc varié dans le rap-

J. PERRIK.

port de I à I loo. l^orlant la valeur du champ en abscisses, et ]e débit correspondant en ordonnées, j'ai obtenu une courbe {fig. i 2) qui montre clairement que le débit atteint rapidement une limite fixe ( ' ).

J'ai, en particulier, obtenu ce résultat par une 7;ze7Aot/e de zéro qui élimine l'influence des variations de la source de rayons. Sur un même électromètre ^fig. 1 3), j'ai opposé

deux condensateurs identiques AA', A, A',, traversés par un même cône de rayons, mais où les plaques aj^ et a< pi, liées toutes deux à l'aiguille, sont chargées d'électricités contraires, en sorte que l'aiguille leste au zéro si le débit total est nul. J'ai ainsi constaté que le débit dans le premier condensateur ne variait pas de ^jjj loisque le champ dans ce condensateur passait de la valeur 35o à la valeur 1 100 ( 220 volts par centimètre).

C'est ce débit limite qui mesure la quantité d'électricité ionisée dans le volume EFGH.

14. Supposons maintenant que l'angle des rayons et des lignes de force varie; il est déjà probable que cela ne

(') Depuis la publication de mes reclieiciies (juin 1896), j'ai su que^ dès le mois d'a\ril, M. J.-J. Thomson avait également reconnu que la vitesse de décharge atteint une limite indépendante du potentiel des corps charges. Comme pour la mesure des forces électromotrices, il avait au reste affaire à une décharge complexe comprenant redot métal, cl des mesures co^ncernant l'cdcl gaz seul étaient nécc!^saire&.

KAYOINS CATHODIQUES ET RAYOJNS DE ROJNTGEN. 4'

changera pas rionisalion; loiUefois, il est bon de le vérifier directemenl.

Sans m'arrêler au dispositif par lequel j'ai fait passer l'angle des rayons avec le cliamp électrique de la valeur 90" à la valeur 45", je décrirai seulement l'expérience qui m'a permis de passer du cas où les rayons sont perpendiculaires au cliamp à celui où ils lui sont parallèles.

AA' {fig- i4) ^'St un condensateur plan à anneau de

Fig. 14.

i[ 1 ij-Tonr

garde où la plaque a(^ est, comme précédemment, liée à l'aiguille d un électromètre. En F, F', sont deux fentes étroites par lesquelles peut passer, sans effleurer leurs bords, un pinceau de rayons.

Le condensateur peut tourner autour d'un axe central, perpendiculaire au plan de figure, de manière à être traversé par un ujème rayon dans la direction 1 ou dans la direction 2. Enfin, la longueur de la plaque a j^ est exactement égale à la distance des armatures, soit à 5*^'". De la sorte, dans les deux positions prises par le condensateur, le volume commun aux rayons et aux lignes de force émanées de la plaque a p est le même (^ ).

(') Les fentes F, V ne troublent pas d'une nianièrc appréciable la distribution des lignes de force entre F et I'', sauf en leur voisinage

Si donc, dans un mênit- volume, l'etï'el gaz est indépcndanl de l'angle des lignes de force ei des rayons, on doit observer dans les deux cas le même débit. C'est effectivement ce que j'ai vérifié, du moins lorsque la différence entre les potentiels des armatures est assez grande pour que le débit limite soit atteint, dans chacune des deux positions.

15. Ionisation en un point. — On voit dès lors sans difficulté comment, par la considéraiionexpéiimenlale du débit limite, on peut définir et mesurer la quantité d'électricité neutre dissociée dans un volume de forme quelconque, sous l'influence d'une source donnée, pendant un temps donné. Cette quantité mesure V ionisation I à l'intérieur de ce volume.

Soit d\ l'ionisation ainsi produite dans un volume di^

dv

iniiQinient petit, contenant un point A ; le quotient -7- est

V ionisation au point K.

16. Influence de la pression et de la température. — Les expériences précédentes ont été faites sous la pression atmosphérique et à la température ordinaire. J'ai étudié, pour l'air, comment varie l'ionisation quand on change ces conditions.

J'ai encore fait passer un pinceau de rayons entre les armatures d'un condensateur plan, toujours sans efïleurer ces armatures. Le condensateur était contenu dans une enceinte où la pression pouvait varier. J'ai naturellement, et pour toute pression, établi entre les armatures une différence de potentiel assez grande pour que le débit limite fût atteint. La disposition électroniétrique était celle de \a.Jig. 7.

J'ai constaté, la température restant fixe, et la pression

immédiat. Même celle pcrlurbalion locale esl sans importance, puisque, au delà d'un certain cliamp^ le débit reste indépendant de la valeur du «^^•harnp.

IIAYOWS CATFIOniQUKS liT RAYOINS F)E HOJNTGKIN. 4^

variant de o,i à i,5 aLniosphère, que V ionisation est pjoportionnelle à La pression (^).

Le même appareil m'a servi pour étudier les variations de température, à pression constante. Il suffit pour cela de placer dans une étuve la caisse niétalli(jue contenant le condensateur.

Je constatai d'abord, grossièrement, que les variations de température influent peu sur le débit. J'ai alors utilisé la méthode de zéro plus haut déciile : au delà du premier condensateur, et dans une enceinte à température fixe, j'ai placé un deuxième condensateur plan que les layons traversent après la soj tie du premier. Les deux condensateurs s'opposaient sur un même électromètre, la plaque liée à l'aiguille débitant de l'électricité positive pour un des condensateurs, et de l'électricité négative pour l'autre. L'équilibre fut établi pour une certaine température, puis je fis varier la température du premier condensateur de — i2"à -f- i45", c'est-à-diie, en températures absolues, de 261" à 4 18". Cep< ndant l'équilibre ne fut pas sensiblement troublé (-). L'ionisation dans le condensateui" cliauflé restait donc sensiblement la même.

En lésunié, pour un même gaz, pour un même rayonnement et en un niénie point, V ionisation est pjoportionnelle à la pression (•') et indépendante de ta tenipêiatitre.

Si l'on se rappelle que pour un gaz, la masse spécifî(|ue

(') J'ai vérifié cette loi à -L près entre 12"="' et 76<^"% à 7^^ près hors de ces limites.

(^) En réalité, pour les hautes températures, le condensateur chaulTé paraissait moins actif, l'écart pouvant atteindre y^, . Mais, en raison de difficultés accessoires, je n'oserais affirmer ce résultat.

(') MM. Benoist et Hurmuzescu ont dit que la vitesse de décharge est proportionnelle à la racine carrée de la pression. Mais, dans leur appareil, les rayons rencontraient des surfaces chargées; aussi avaient-ils all'airc à un phénomène beaucoup plus complexe^ qui sera analysé plus loin ,

44 J- PKRRIW.

csl proponioimelle à la pression et iiiveisetiienl proportionnelle à la tenipératuie absolue, on pourra donner de ees lois cet autre énoncé :

En un même point ^ V ionisation par unité de masse est indépendante de la pression et pjoportiojine/le à la température absolue.

17. Influence de la distance à la source. — Laissant^ celte fois, la teni[)érature et la pression lixes, j'ai donné à l'angle solide ESH du cône de rayons dessiné dans ]a/ig. i i des valeurs proportionnelles à 1,2, 3, 4- J^i alors obtenu dans le volume EFGli des ionisations proportionnelles à I, 2, 3, 4.

De même, j'ai donné à la plaque a [^ des longueurs de 3^"\ 6*^"\ 9*^'", et j'ai obtenu des ionisations proportionnelles à I, 2,3. L'expérienc^e de zéro décrite à la fin du § 12 donne au reste, à cet égard, plus de précision : j'ai vérifié que l'on peut faire varier notablement la distance des condensateurs AA', A, A'p sans que les ionisations relatives aux vobimes EFGH, E,F,GiHi cessent d'être égales.

En d'autres termes, l'ionisation dl^ dans une coucbe spliérique centrée sur la source, est proportionnelle à l'angle au sommet d(D de celte coucbe, pioporiionnelle à son épaisseur /1?/, et indépendante de son rayon /'.

L'ionisalion en un point de celle coucbe, qui, d'après la

définition, est -7 — - ---■, varie donc comme V inverse du

d(ù al r-

carré de la distance entre le point et la source.

Celle loi ne serait tout à fait exacte que s'il n'y avait pas d'absorption. En réalité, même dans l'air, l'ionisation décroît un peu plus vile. Au lieu d'être à 5o^"' de la source le quart de ce qu'elle est à 26^"', il m'a semblé qu'elle est seulement 0,96 de ce quart (et, toutefois, plutôt plus que moins).