PécoMicrCc dv renTeraeineBi des raies par Poneanlt

L'arc électrique que l'on obtient entre des charbons, à Taide d'une pile puissante, donne un spectre sillonné dans toute son étendue d'une multitude de raies lumineuses irrégulièrement groupées. En examinant ce spectre, Foucault (') y remarqua une ligne double très-éclatanie correspondant exactement à la raie D du spectre solaire. Ayant fait tomber sur Tare une image solaire formée par une lentille convergente, afin de superposer le spectre électrique au spectre solaire et de constater la coïncidence de ces deux raies, il vit que la raie D de la lumière solaire se renforce considérablement quand les deux spectres se correspondent exactement. Quand , au contraire, ils débordent l'un sur l'autre, la raie D apparaît plus noire qu'à l'ordinaire dans la lumière solaire et se détache en clair dans la lumière électrique, .linsi l'arc est un milieu qui émet pour son propre compte les rayons lumineux qui correspondent à la raie D et qui, en même temps, les absorbe lorsque ces rayons proviennent d'une autre source- C'est le principe du renversement des raies dont M. Kirchhoff a tiré depuis un si grand parti pour déterminer la constitution chimique du soleil et des étoiles. Foucault fit ensuite volatiliser dans l'arc électrique des métaux différents qui donnèrent chacun un système particulier de raies ; dans l'arc de l'argent en particulier, il trouva une raie verte pour ainsi dire ingrossissable par les prismes et d'un éclat éblouissant, à laquelle on jKîut donner autant d'éclat qu'on le veut, et qui peut être utilisée dans les expériences d'optique comme une véritable source de lumière simple.

Despretz (-) a constaté que la position des raies brillantes dans le spectre de l'arc électrique est complètement indépendante du nombre et de la disposition des éléments de la pile.

559. Expérience» de iiaiMMMi. — Masson publia pcu de temps après ('), sur la lumière des étincelles électriques, un travail important qui ne parait pas avoir été assez apprécié.

Son appareil d'observation était un goniomètre de Babinet formé d'un collimateur et d'une lunette entre lesquels était

* Annales de Chimie et de Physique, 3* série, t. LVHI, p. 476. :', Compte* rendus de i Académie des sciences, t. XXXI, p. 418. v^) AimaUs de Chimie et de Physique, 3« série, t. XXXI, p. S96, et t. XLV, p. 585.

IH TRAITf D-fiLECntlCITÉ mTlQOC.

placé un prisme, e'est-à-dirc un inslnimcnt absoliùnent identique au spcclroscope si répandu aujourd'hui. Les étincelles ctaienl produites devant la Tente du collimateur ; on dessinait le spectre à la cliambre claire ou on mesurait les déviations des raies principales.

Les décharges des machines ordinaires présentent de grands inconvénients pour ce genre d'expériences; l'étincelle a peu d'éclat quand elle est courte el, si elle est longue, elle éclaire mal les appareils el devient trés-in'égulière. Masson s'est servi d'un condensateur que l'on chargeait d'une manière continue par une machine électrique, et qui se déchargeait de temps en temps par un micromètre à étincelles; on obtient ainsi une lumière parfaitement fixe et d'un éclat que l'on peut accroître à volonté en augmentant la capacité du condensateur.

Masson étudia ainsijles spectres des étincelles produites entre des pôles de charbon ou entre dos électrodes Termes par les métaux suivants : cadmium, anliinoine, binmiith, plomb, étain, fer, 3inc et cuivre. Les figures 107, 198 et 100, qui représentent les spectres du cadmium, de l'antimoine el du bismuth, montrent quel est l'aspect général de ce phénomène. Le spectre de chacun des métaux est caractérisé par un système particulier de raies assez nombreuses, tantôt réparties dans toute l'étendue du spec* tre, tantôt concentrées en plus grande quantité dans une région, comme on te voit dans ces trois exemples. Toutefois la distinction des différents spectres n'est pas absolue, car Masson a constaté que plusieurs raies, en particulier celles qu'il a désignées par les lettres ï, p, -j et 3, sont communes à tous les spectres observés, mais d'intensités variables.

DÉCHARGES DISRUPTtTES. 155

Hasson répéta ensuite ces expériences en produisant les étincelles dans l'air raréfié ou dans des gaz dlITércnls : l'intensité de la lumière était alors variable avec la pression et la nature du gai, mais la position el te nombre des raies n'étaient pas modi- Ëés. Cependant, dans l'hydrogène, une raie ronge prit un éclat

coDsidèrable; c'était précisément la raie a qui se rencontre dans les spectres de tous les métaux.

5iO. Hasson obtint encore les mêmes résultats en volatilisant les métaux dans l'arc de la lumière électrique, puis il eut enfin recours à la bobine d'induction. Les étincelles des bobines d'in- Juction peuvent acquérir une grande longueur, mais elles ont

ng. 199.

eo général peu d'éclat; pour augmenter l'inlensité de la lumière, Hasson mit les deux pdles de la bobine en communication séparément avec les armatures d'un condensateur. Dans ces conditions, la distance explosive est considérablement diminuée ; le premier effet de l'électricité induite est de charger le condensateur, et. lorsque la différence de potentiel des deux pôles aalleint une yaleur suffisante, l'explosion qui a lieu entraîne toute l'élec-

154 TRaîTÊ ^"êLECTBlCrrt fTATOCE.

tririt»* maintenue en i'ïi>erre s«r le Tomiensatenr. ie 5ortp ■pie !a dh^hnv^Pi ■•orr?^D«'jn»i » une 'niaiititt^ •l'-fiectriciti; beaiiLVMio aius gramte. N«itis r'*vieniirons pliiÀ tari j^-'^: nieiqiieî •ieiaïL? sur le r lie >1ii <^onilen>ateur iippLii{ue oiiix bobines d'Inâuctioa. 'lede nouvelle methiiiie à lonni* «les soet^tres i!araciérisès par les oLémes prues, lie sorte «pie ilass*>n -îlait autorise, oomnie M. Wheucstooe et A la suite d'^apérienees pin» coorplêtes, à lenniner «oa ziiêrrniir-^ par la cnnelusion *uiTante :

f( L\ constitution des spei!tres êiectriipies est poor une même -uh*^tance. employée comme p«jlfs. indépendante de la source tleclriqiie et du milieu «iins Lfi|uel jaillit l'étinceUe •- . »

M. Grove '-» et M. Pog^endorff '^» eurent aosèî. à la même épTKjue, ridtire d'appliquer ie condenî*ateur à la b*>bîne d'imiui:lion afin d'en tirer des étincelles tr-s-écla tantes.

Pour obtenir par ce moyen une grande quantité de lomière, il fâut augmenter autant que p«>ssible le débit d'éiectricité. afin de pr^uvoir accroître beaucoup la capacité des condensa tears. On emploie, par exemple, une puissante k^bine d'induction cnpalile de donner des étincelles de ùOà 40 centimètres, puis, romnie courant inducteur . une pile composée d*un nombre fri'^lérnents double de celui que peut supporter l*appareil quand on veut lirer de longues étincelles, ce qui n'offre ici aucun inconvénient, et Ton fait communiquer les pôles du fil induit avec les armatures d*une batterie assez ;rrande pour que la distance etpUisise soil réduite à quelques millimètres. Dans ces conditions, on oblient une succession rapide de décharges éclatantes; la lumière e^t assez vive pour que le spectre puisse être projeté sur un tableau et rendu visible à un nombreux auditoire.

Ml. i'mrmrêérem iipcctra«c»pi^«c« écm dUfléreate* foi^f 4e 1»

éétÊmrM^' — *^i l*^>n vcut sc borucp à étudier les spectres des métaux par rétincello électrique et faire la table des raies avec un spe(lrosro[»e, il n'est pas nécessaire d'avoir un aussi grand éclat et l'on peut se servir d'une bobine de dimensions moyennes. C'est \h le procrdn généralement employé depuis les mémorables tra-

•; AnnfilrH fit- C.liiin'u' et fir J*/tyxifjur, Z* série, l. XLY, p. 410.

'/ l*hii. Mfty , i' Hi'vu:, t. IX, |i. 1. — Annale* de Chimie et de Physique, .V série, I. Xl.lll, p. TÛM.

(•■*) l*inj<j. Annal., t. XCIV, p. 3*25. — Annale» de Chimie el de Physique, ù* série, I. XLIV, p. 3K*2.

DÉCHARGES DISRUPTÏVES. Mh

vaux de MM. Kirchhoff et Bunsen sur Tanalyse spectrale. Mais, sans insister sur ce point qui sort de notre cadre, on peut chercher dans IVîlude du spectre un moyen de di>tinguer les différentes formes de la décharge. Malheureusement, nous n'y Irouverons pas encore de caractères nettemenl tranchés.

Ainsi, quand on examine les spectres des (Hincelles propre* ment dites ou des traits de feu, on aperçoit les systèmes de raies caractéristiques des métaux qui servent d'électrodes, mais en môme temps il y a dans ces différents spectrQs des raies communes qui appartiennent au milieu ambiant. Quand on diminue la longueur de rétincelle, tout en augmentant la quantité d'électricité, les raies des métaux deviennent plus prédominantes, mais sans faire disparaître entièrement celles du milieu ambiant, ce qui est à prévoir puisque ce milieu s'échauffe aussi sur le trajet de la décharge.

La lueur électrique, au contraire, celle en particulier que l'on obtient dans les tubes de Geissler, est absolument indépendante de la nature des conducteurs. Le spectre de cette lueur se modifie d'une manière considérable quand on change les dimensions des tubes, la pression du gaz, la puissance de la décharge et diverses conditions de lexpérience, mais il est toujours caractéristique du gaz employé. Cette complication du spectre des gaz ordinaires et la diflicullé de les obtenir purs à des pressions aussi faibles rond ce genre de recherches très-délicat, et, malgré le nombre déjà considérable de travaux qui ont été publiés sur ce sujet, la question des spectres des gaz ne paraît pas encore bien élucidée.

(juant à VaigretfCy qui se trouve placée par son aspect entre les deux autres formes de la décharge, elle possède aussi un spectre intermédiaire. On y voit en même temps des raies du gaz ambiant et d'autres niies appartenant aux métaux des électrodes. Suivant que la forme de l'aigrette elle-même se rapproche de (dles de 1b lueur ou de l'étincelle, il y a prédominance des raies du gaz ou des raies du métal.

0 52. On sait que la lumière du soleil possède, outre les rayons lumineux ordinaires, des rayons uniquement calorifiques qui constituent un spectre moins réfrangible que le rouge, et des rayons dits chimiques ou ultra-violets qui se manifestent surtout

156 TRAITÉ D'ÉLKCTRICÏTÉ STATIQUE. .

par leur action sur les substances facilement d6composables, comme le chlorure d'argent, et forment un specire plus réfrangible que le violet. Les rayons infra-rouges n'ont guère été observés que par leurs effets calorifiques, mais la remarquable propriété qu'ils possèdent, comme Ta montré M. Ed. Becquerel, de continuel' des actions chimiques déjà commencées par les rayons lumineux, permettra sans doute de les étudier avec plus de précision; en tout cas, on a constaté qu'ils occupent dans les specircs de réfraction une étendue à peu près égale à celle des rayons lumineux. Les rayons ultra- violets, pour lesquels on peut prendre comme point de départ la raie II de Frauenhofer, ne sont pas invisibles; en habituant l'œil à une obscurité profonde et prenant quelques précautions contre tout accès de lumière étrangère, on les aperçoit presque aussi loin que la photographie peut les saisir (*), mais ce dernier procédé est beaucoup plus commode et donne des résultats aussi précis que l'observation des rayons lumineux par la vision directe. La partie ultra-violette du spectre solaire a aussi une étendue à peu près égale à colle du spectre lumineux.

Les spectres de la lumière électrique ne présentent rien de particulier quant aux rayons calorifiques, mais ils sont en général remarquables par la grande élcndue et l'intensité des rayons ullia-violcls. M. G. Stokosel M. W.-A. Miller (*) ont constaté que l'arc électrique produit par les piles donne un spectre très-étendu si l'on a soin d'employer, pour les observer, des prismes et des lentilles en quartz ou mieux en spath d'Islande, qui sont les substances les plus transparentes pour ce genre de radiations. L'étincelle électrique dos condensateurs jouit delà même propriété, et j'ai pu obtenir ainsi enire deux électrodes de cadmium, par exemple, et avec un prisme en spath, des spectres chimiques G ou 7 fois plus étendus que le spectre lumineux [^),

Oéù. M€»dlflcaiionA du speetre den élIntH^llcH électriques. —

Cette circonstance mérite de fixer un instant l'attention. D'après la théorie de M. J. W. Draper (*), généralement adoptée et en

(*) Comptes rendus de V Académie des sciences, t. LXVIII, p. 402. (*) Phil. iransact. (1862), pari. 11, p. .W» el 861. P) Annales scientifiques de C Ecole normale, 1" série, t. IV, p. 2*2. (*) PhiL Magas.f 3* série, t. XXX, p. 345.

DÉCHARGES DISRIPTIVES. 157

partie confirmée par Texpérience, on admet que les premières radiations émises par un corps que Ton échauffe peu à peu sont d'abord simplement calorifiques, peu réfrangibles et caractérisées par de grandes longueurs d*onde. A mesure que la température s'élève, en même temps que l'intensité des premières radiations augmente, il s'en manifeste de nouvelles dont la longueur d'onde diminue de plus en plus, et dont la réfraction augmente d'une manière régulière. Ces nouvelles radiations deviennent bientôt lumineuses et finissent ensuite par envahir le spectre chimique. Toutes choses égales d'ailleurs, la richesse d*une source de lumière en radiations chimiques, ou à courtes longueui*s d'onde, est d'autant plus grande que la température est plus élevée. Il semblerait résulter de là que la température des vapeurs rendues incandescentes par les décharges électriques doit être notablement supérieure ù celle du soleil, puisque ces vapeurs possèdent un spectre chimique plus étendu; car les conditions sont tout à fait comparables à cause des vapeurs métalliques qui existent en grande abondance à la surface du soleil. Celte proposition n'a rien en soi de contradictoire ni môme d'improbable; on ignore, en effet, quelle peut être la température des étincelles et l'on admet volontiers que la température du soleil n'est pas hors de proportion avec celles que Ton peut réaliser dans les expériences de laboratoire. Néanmoins, l'absence de rayons très- réfrangibles dans la lumière qui nous vient du soleil ne suffit pas pour résoudre celte question, car il est possible que ces rayons, s'ils existent, soient en très-grande partie absorbés par 1 atmosphère terrestre cl ne puissent parvenir jusqu'à nous, du moins sans avoir été transformés.

544. Toutefois la multiplication des radiations émises par une source de lumière ne se fait pas exactement dans l'ordre indiqué par M. Draper, au moins quand il s'agit de vapeurs incandesiiMiles, comme les gaz qui brûlent sans donner de produits solides, ou les corps voluiilisés par rèlectricitè. Quand on volatilise un sel de soude dans un chalumeau à oxygène (^), on constate «labord dans le spectre, à mesure que la lenipéralure s'élève, Ij ou G groupes de raies de couleurs différentes, tout à fait ana-

,' : fymiple» rendu* de V Académie des sciences, t. LXlX^lp. 537.

logues à la double raie D qui caraclèrise seule la présence du sodium dans les flammes à température peu élevée; puis la lumière générale augmente de plus. en plus et le spectre s*illumine dans toute son élendue. On obtient exactement les mêmes effets avec une étincelle électrique entre deux métaux, quand on augmente la puissance de la décliarge : les raies observées à une tempéralure inférieure deviennent plus éclatantes, mais d'une manière très-inégale, et il en apparaît successivement de nouvelles qui se distribuent très-irrégulièrement dans toute l'étendue du spectre, de sorte que Tespace a une tendance manifeste à se couvrir entièrement Je lumière et à prendre Taspect du spectre continu que donnent les corps solides incandescents. Ainsi M. Frankland (*) a conslaté que la flamme de Tbydrogène, dont la lumière est si faible dans les conditions ordinaires, acquiert une intensité considérable quand ce gaz brûle dans Toxygène à la pression de 10 atmosphères, et fournit alors un specire parfaitement continu du rouge au violet. De même, la décharge de la bobine d'induction acquiert un accroissement d'éclat très-marqué quand on la fait passer au travers d'un gaz tel que l'air, l'hydrogène ou l'oxygène à une pression de 2 ou 5 atmosplièi*es. M. Caillelel (') a constaté aussi que, si Ton produit une étincelle dans un gaz dont on augmente graduellemenl la j^ression jusque vers 40 ou 50 atmosphères, les raies prennent bientôt un éclat inattendu, puis s'élargissent, s'estompent, et Unissent par se dissoudre dans le champ du spectre, devenu brillant, vivement coloré et continu.

Ajoutons encore, pour terminer, que dans les tubes à gaz trèsraréfiés le phénomène présente une nouvelle complication. Le spectre d'un même gaz, comme l'ont montré en particulier les expériences de MM. Pluckeret Ilittorff ('), peut .présenter des apparences très-différentes suivant la partie de rélincelle que l'on observe, la manière d'exciter la déchaige, la pression du gaz et même la forme du tul)e; mais ce genre de recherches prts sente, comme nous Tavons déjà dit, de très-grandes dilticultés.

(*) Annales de Chimie ri de Vhysique, 4" série, l. Wï. p. 105. (*) Complet rendus de l' Académie des sciences, l. I.XXIV, \t. 1*282. (*) Prvceedinys of the roijal snciely, vol. XHI, p. 105. — Annales de Chimie cl de Physique, ï" série, l. iU, p. 505.

DÉCHARGES DISRUPTIVES. 159

545. Enfin, il n'est pas nécessaire, pour observer les spectres des substances métalliques volatilisées par Tétincelle électrique, d'employer les métaux eux-mêmes comme électrodes, et Ton peut recourir aux dissolutions salines. Masson avait observé que les décharges électriques dans les liquides donnent un spectre continu, au moins quand on n'a pas recours à la lumière des piles; .M. Daniel (*) s'est assuré que, si l'on supprime alors les appareils de condensation pour diminuer l'énergie de la décharge, on retrouve dans le spectre les raies des électrodes et, dans certains cas, avec des solutions métalliques par exemple, des raies qui appartiennent au liquide lui-même ou aux substances qu'il tient en dissolution. Les raies caractéristiques des métiux dissous deviennent tout à fait prédominanles si Ton pro- Toque Tétincelle, comme Ta indiqué M. Ed. Becquerel, entre deux électrodes dont Tune est noyée dans le liquide à une petite profondeur, l'autre à Textérieur et Irès-prcs de la surface.

Nous n'insisterons pas davantage sur cette question, parce que l'analyse spectrale est devenue une véritable science déjà trèsétendue aujourd'hui, et qu'une revue même rapide des principaux résultats auxquels a conduit l'application des phénomènes électriques nous éloignerait trop de notre sujet.

(') Cam^pUt rendu* de V Académie des sciences y t. LVII, p. 08.