HISTORIQUE

Propriétés générales. — 1. Quand une décharge électrique traverse un gaz très raréfié, contenu dans une ampoule en verre, une vive fluorescence verte illumine certaines parties de la paroi. Un grand nombre de substances, une fois placées à l'intérieur de celte ampoule, s'illuminent de même, en prenant une couleur variable suivant leur nature, couleur qui, par exemple, est bleue pour le cristal, jaune pour l'yltria, rouge pour le rubis.

Si l'on place un objet quelconque entre la cathode et l'une des régions fluorescentes, une silhouette de l'objet se dessine sur le fond clair de la fluorescence. La cathode, l'objet et la silhouette sont à peu près en ligne droi te 5 c'est ce qu'on exprime en disant que des rayons émanent de la cathode. Ce sont les rajojis catliodiques, découverts par Hittorf.

a j. PEiuiiJV.

2. On s'aperçoit de suite que ces rayons ne divergent pas dans toutes les directions à partir de chaque point de la cathode, car, au moj^en d'un seul diaphragme, on peut obtenir un pinceau étroit, à bords nets. On dira donc, sans prétendre exprimer une loi rigoureuse, que de chaque point d'émission part un rayon unique, dans une diiection déterminée.

3. Ces layons sont en général rcctilignes, si du moins on n'est pas tiop près de la cathode; mais on les dévie fortement en approchant d'eux un aimant. Dans le cas particulier où les rayons pénètrent dans un champ magnétique uniforme, ils s'enroulent en hélice autour du champ, en sorte que l'angle di's rayons et du chanq) reste fixe. Quand cet angle est droit, l'hélice s'écrase et devient une ciiconférence.

Le parcours se i^^ait par rapport au champ dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre.

4. Quand un obstacle très mobile reçoit des rayons cathodiques, il se meut dans le sens du rayon, comme le montra Ciookes. Une pression analogue et de sens contraire sendjle exercée sur la cathode.

Enfin, les rayons cathodiques échaullent les objets qu'ils rencontrent; ils peuvent, dans certains cas, rougir et fondre du platine.

5. Théories proposées. — On voulut expliquer ces ])iopiiétés singulières. Oj', on n'a guère imaginé (jue deux modes suivant lesquels de l'énergie puisse être rajonnée; il n'y a donc pas à s'étonner de voir surgir ici, comme au

RAYOIVS CATHOD[QUES ET RAYONS DE lUJiNTGEN. ô

sujet do la lumière, les deux célèbres théories de rémission et des ondulations.

Suivara les uns, les rayons cathodiques étaient formés de particules matérielles, chargées d'éleclricilé négative, et qui, repoussées par la cathode, avaient acquis une vitesse énorme; ces particules pouvaient, d'ailleurs, être arrachées à la cathode ou provenir du gaz restant. Les elTets mécani(|ues et calorifiques s'expliquaient alors immédiatement; la présence de charges négatives en mouvement concordait avec les déviations magnétiques; l'explication de la fluorescence causait seule quelque embarras.

Suivant les autres, les rayons cathodiques étaient formés par un mouvement vibratoire ayant l'éther pour siège; ce mouvement pouvait, d'ailleurs, être d'espèce nouvelle, comme le seraient des vibrations longitudinales, ou être simplement une lumière ultra-violette, à courte longueur d'onde. Alors la lluorescrnce n'étonnait plus; les propiiétés mécaniques n'oifiaient pas de tiès grandes difficultés, soit (ju'onse rappelât que la lumière ordinaire a de pareilles propriétés dans les radiomèlres, soit qu'on admit avec Maxwell qu'une onde lumineuse exerce une pression sur les obstacles qu'elle rencontre; seule, la déviation magnétitpie restait réellement inexpliquée.

6. Lutte des tJiéories. Nouvelles découv'ertes . — La théorie de rétnission, défendue par les physiciens anglais, sembla d'abord la plus féconde. Les biillantes expériences imaginées par Crookes paraissaient lillustrer d'une façon définitive. En se laissant guider par elles, il avait découvei't les propriétés mécaniques; il annonçait bientôt que les rayons sont normaux à la cathode et faisait converger ces rayons au centre de cathodes sphériques où leurs eff^eis accumulés fondaient les substances les plus réfractaires ; il croyait enfin vérifier l'élecirisalion (les rayons calliodiques en montrant (|ue deux rayons parallèles se lepousseni.

D'autre part, constaïaut que la iiaiure et la volatilité de la cathode n'influent pas sur le rayonnement, il déclarait que la matière des rayons ne saurait provenir de felte cathode (^) et, précisant alors la théorie de l'éinis-

( ' ) Crookes a montré que les dépôts métalliques observés sur les parois des tubes à vide n'ont pas de rapport avec les rayons cathodiques, et en a conclu, peut-être un peu hâtivement, que ces rayons proviennent du gaz, et non de la cathode. J'ai fait une expérience qui, sans être absolument démonstrative, accroît la probabilité de cette hypothèse.

Une cathode plane N, en aluminium, est dorée à sa partie supérieure, argentée à sa partie inférieure. En face d'elle est l'anode P percée d'une fente étroite. Les rayons qui traversent cette fente forment un faisceau plan qui, dans sa partie supérieure, émane de l'or, dans sa partie

moyenne, de l'aluminium, et, dans sa partie inférieure, de l'argent. Si, pour ces trois parties, les rayons cathodiques étaient respectivement en or, en aluminium et en argent, ils auraient probablement des vitesses variant d'une partie à une autre.

En effet, soit IM la charge électrique d'un projectile, et V la cliute du potentiel de N en P ; soit m la masse du projectile et v sa vitesse; on aura

MV

- mv.

Or, V est le même pour tous les projectiles; si donc — est difTérent pour l'or, l'argent et l'aluminium (comme il arriverait si les projectiles étaient des ions), v sera différent.

En ce cas, les trois parties du faisceau seraient déviées de façon différente dans un champ magnétique; or, l'expérience prouve qu'elles se comportent de même.

Seulement, on observe ce fait curieux, sur lequel je n'insisterai pas, que, sous l'action du champ, le faisceau est décomposé en plusieurs faisceaux inégalement incurvés, émanés chacun de la fente entière, et non d'une partie seulement de cette fente. Ainsi, de la cathode, et indépendamment de sa nature, partiraient plusieurs groupes de rayons animés de vitesses différentes. Il est possible que ces différentes espèces de rayons soient formées par les différents gaz qui emplissent le tube.

Quelques jours après que j'eus réalisé cette expérience, une publication de Birkcland signala celte dispersion magnétique. La cathode employée par Birkeland était faite uniquement d'aluminium.

l\AYOJ\S C/VTIIODIQLES ET RAYOIVS DE ROIVTGEW. 5

sion, il admeltail, avec Schusler et J.-J. Thomson, qu'au voisinage de la cathode certaines des molécules du gaz restant se brisent en morceaux, en ioîis, chargés d'électricités contraires, et que, tandis que les ions positifs sont absorbés par la cathode, les ions négatifs, violemment repoussés, forment les rayons cathodiques.

7. Mais les physiciens allemands, à leur tour, multipliaient les expériences. Goldstein, Wiedemann, Hertz, surtout soucieux d'exactitude, décrivaient avec plus de soin les phénomènes, et montraient que les observations de Grookes étaient, dans certains cas, un peu sommaires.

Goldstein vit nettement que, en général, les rayons cathodiques ne sont pas normaux à la cathode;, variant les conditions de production, il observa que tout étranglement du tube peut être une source de rayons ; enfin, approchant peut-être plus que tout autre de la découverte des rayons de Rontgen, il déclara que, là où les rayons cathodiques s'arrêtent, quelque chose se passe qui excite d'abord la fluorescence du corps frappé, quand cela est possible, mais excite aussi celle des corps voisins.

Ebert et Wiedemann, reprenant l'expérience par la- (juelle Grookes avait cru prouver la répulsion de deux rayons cathodiques parallèles, eurent l'idée d'intercepter l'un de ces deux rayons tout près de son origine. La dévialion du premier rayon ne fut pas modifiée; la partie supprimée n'agissait donc pas, et Ton devait seulement admettre que la direction initiale du premier rayon varie quand le second est excité. Ainsi disparaissait la meilleure preuve que l'on crût avoir de l'électrisation des rayons cathodiques.

Grookes lui-même, pour vérifier directement cette élec- Irisation, fît tomber un pinceau de rayons sur une plaque métallique liée à un électromètre. Or, cette plaque se chargea bien, mais toujours d'électricité positive, contrairement au résultat qu'il attendait.

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Herlz, enfin, cliercliant aussi n mauifesler les piopiiélés électriques et magnéliijues des rayons supposés cliaigés, , n'obtint pas de résultats et admit à son tour la théorie des ondulations.

Ainsi la tiiéorie de l'émission perdait manifesteuienl du tcirain et Ton pouvait, sans invraisemblance, dire avec Wiedemann que, s'il y a li ansport de matière le long des rayons cathodiques, celte nialicie a aussi peu afl'aire avec le phénomène que le boulet lancé par un canon avec le son qui marque son départ.