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Lumière électrique.

Toutes les fois que les deux électricités accumulées sur deux corps placés à distance ont une tension suffisante pour vaincre la résistance de l'air, la recomposition s'opère ordinairement avec accompagnement de lumière ou sous forme d'étincelles : c'est la lumière électrique. Nous citerons pour exemple la décharge de la bouteille de Leyde et celle de la pile de Volta, quand on établit la communication entre les deux pôles. La tension nécessaire pour que la lumière électrique se développe, ainsi que la couleur de cette lumière, dépendent de la forme des corps , de la pression des milieux gazeux que traverse la décharge, et même de leur nature. Quand les corps sont arrondis, la tension doit être plus forte que lorsqu'ils sont anguleux.

La lumière électrique est d'autant plus brillante que les corps conduisent mieux l'électricité. Avec des corps mauvais conducteurs , la lumière s'affaiblit , et, suivant la couleur de ces corps , prend des teintes violacées , puis rouges , toutes modifications que nous retrouvons quand les corps combustibles brûlent plus ou moins lentement.

D'après ces données , on conçoit que la lumière devienne blanche et brillante quand la décharge s'opère dans un milieu condensé , tandis qu'elle prend une teinte rougeâtre quand le milieu est raréfié. Dans le premier CdS, en raison de la résistance de l'air, il faut une plus grande tension que dans le second. Dans le vide, la lumière est diffuse , parce que l'électricité n'étant plus retenue , du moins en grande partie, sur les corps par la pression de fair, s'échappe à mesure qu'elle arrive sur la surface du corps.

Il existe d'autres causes qui modifient la couleur électrique, telles que la présence de particules matérielles dans le milieu traversé par la décharge.

Davy a fait à ce sujet une série d'expériences très-curieuses que

nous avons rapportées dans le Traité d'électricité , tom. Il, p. 211. Il résulte de ces recherches que lorsqu'on élève la température du mercure dans le vide barométrique , la lumière électrique qui traverse ce vide se montre d'une couleur verte , en raison des vapeurs mercurielles , et que si l'on élève graduellement la température jusqu'à l'ébullition du mercure , la décharge d'une batterie de quelques bocaux y produit une lumière très-éclatante , tandis qu'en refroidissant le mercure, elle s'affaiblit peu à peu , et tellement qu'à 20" audessous de zéro la lumière est si faible qu'elle n'est visible que dans une obscurité très-profonde. Cet effet ne dépend que de la distance qui doit être parcourue par l'électricité, car une expérience ti*ès-simple démontre que la lumière électrique, produite par la décharge d'une forte batterie dans le vide , donne une lumière aussi vive et aussi brillante que lorsque la décharge a lieu dans l'air ; l'expérience se fait de la manière suivante :

On prend un récipient en verre, traversé dans sa partie supérieure par une tige de laiton, terminée à chaque extrémité par une petite boule de métal ; dans une des parties latérales du récipient est adaptée une tige semblable, passant ainsi que l'autre dans une boîte à cuir, ce qui permet d'écarter ou d'approcher les boules intérieures. Celles-ci étant placées à 1 ou 2 centimètres de distance , et le vide ayant été fait dans le récipient , on fait passer de l'une à l'autre la décharge d'une batterie composée d'un certain nombre de bocaux , en mettant en communication les deux tiges avec les deux surfaces de la batterie. Cette décharge s'opère en produisant des effets lumineux aussi marqués que si elle eût eu lieu dans l'air. Si donc l'électricité , dont la tension est peu considérable , donne une lumière faible et diffuse dans le vide , cette lumière devient vive et éclatante quand la tension est considérable. Nous tâcherons d'expliquer cette difféi-ence dans les effets quand nous chercherons à interpréter les causes qui concourent à la production de la lumière électrique. Continuons l'examen de la lumière électrique développée dans le vide lorsque celui-ci renferme des parties matérielles de diverse nature.

L'appereil dont s'est servi J)avy, et qui est décrit t. II, p. 211 de notre Traité d'électricité, est tellement disposé qu'on peut y faire entrer à volonté de l'air ou d'autres substances gazeuses. Voici les principaux résultais qu'il a obtenus :

En introduisant dans le vide raercuriel la plus petite quantité d'air, la couleur ordinaire changeait du vert au vert de mer ; par de nouvelles addilioiui, elle passait au bleu et au pourpre. En faisant le vide

au -dessus de l'alliage fusible, afin do ne pas avoir sensiblement de matières pondérables dans le vide, la lumière était p;;le, d'un jaune paille. Lorsque le vide était fait sur l'huile d'olive et le cliloruie d'antimoine, la lumière , dans ce dernier cas, était plus marquée qu'avec l'huile. Ces différents effets tendent a prouver que les propriétés lumineuses de l'électricité appartiennent en partie à la matière pondérable , à travers laquelle les décharges sont transmises. Cependant, nous devons ajouter que l'espace dans lequel il n'y a pas de quantité appréciable de cette matière, est apte à transmettre les effets lumineux , quand l'intensité de la décharge est suffisante. Si la présence de la matière n'est pas indispensable pour la production de la lumière électrique , on ne peut disconvenir qu'elle ne modifie singulièrement la lumière, par un effet analogue à celui que l'on observe quand on brûle du gaz hydrogène pur et du gaz hydrogène carboné, c'est-à-dire un gaz dans lequel se trouvent des corpuscules eu ignition et en combustion. Nous reviendrons dans un instant sur la cause probable de la lumière électrique ; avant, nous devons faire connaître les beaux phénomènes de lumière qui accompagnent la décharge de fortes piles voltaïques, attendu qu'ils nous fourniront encore de nouveaux éléments pour discuter la question.

Lorsque l'on fait passer dans de l'eau, à l'aide de deux conducteurs de métal, terminés chacun par un morceau de charbon bien cuit , la décharge d'une batterie voltaïque à larges plaques, de vives étincelles jaillissent de chaque côté du charbon, dont la température s'élève jusqu'au rouge blanc; ce phénomène est accompagné d'un dégagement abondant de gaz. Les effets lumineux sont à peu près les mêmes quand on substitue à l'eau des liquides mauvais conducteurs, tels que des huiles fixes ou volatiles , de l'éther , de l'alcool , etc., ou bien des liquides bons conducteurs , tels que les acides nitrique , sulfurique , etc. Il est probable que l'ignition du charbon dépend de ce qu'étant entouré de globules de gaz, la chaleur ne peut être transmise immédiatement au liquide environnant. Les effets lumineux sont beaucoup plus brillants quand on opère dans l'air et mieux encore dans le vide avec les deux morceaux de charbon , et employant une pile composée d'un grand nombre d'éléments. L'expérience fut faite la première fois par Davy avec une pile composée de deux mille couples. Voici les dispositifs de cette expérience remarquable, qui fait époque dans l'histoire de l'électricité, en raison de son importance : L'appareil employé était formé d'un manchon en verre, aux deux extrémités duquel étaient adaptées deux boîtes à cuir, dans les-

quelles passaient deux fortes tiges, pouvant s'approcher ou s'écarter à volonté. A chaque bout de ces tiges, dans l'intérieur, était fixé un petit cône de charbon bien i-ecuit. Les sommets des deux cônes ayant été placés à une très-petite distance l'un de l'autre , on mit les deux tiges en communication avec les pôles de la pile , et l'on fit le vide dans l'appareil. La décharge franchit l'intervalle qui séparait les deux charbons, et au même instant parut un jet de lumière dont l'éclat était supérieur à celui des lumières artificielles. L'émission de chaleur fut tellement grande , que le charbon fut volatilisé. On put éloigner les deux pointes de charbon jusqu'à la distance de

1 décimètre , sans que le jet de lumière fût interrompu. Nous ajouterons que l'éclat de lumière était tel , que la rétine en fut affectée au point de ne pouvoir supporter la lumière. Non-seulement le charbon fut volatilisé, mais différentes substances , telles que la magnésie, la chaux, le saphir, etc., placées dans le trajet de la décharge, entrèrent facilement en fusion.

On peut obtenir des effets lumineux d'une grande intensité, et que l'œil peut difficilement supporter, avec une pile à la Wollaston , composée de dix bocaux d'une grandeur ordinaire, avec un morceau de charbon bien recuit et refroidi dans le mercure, afin de le rendre bon conducteur. On fixe ce morceau de charbon à un des fils conducteurs de la pile, et on le touche avec un fil de platine de 1 à

2 millimètres de diamètre , en communication avec l'autre pôle ; il s'opère alors une combustion des plus vives. Le dégagement de lumière est extrêmement intense , et celui de la chaleur si fort, que le bout du fil de platine fond comme du plomb. En général, on peut obtenir des effets de lumière et de chaleur d'une grande intensité avec des appareils voltaïques de médiocre grandeur, pourvu que l'on proportionne le diamètre des fils métalliques qui servent à transmettre les décharges aux dimensions des couples voltaïques.

Nous avons dit que la lumière électrique , ou du moins sa couleur et son intensité, en traversant des gaz, ne paraissaient dépendre principalement que de leur tension ; cependant cette cause n'est pas la seule, car la nature propre du gaz intervient d'une certaine manière dans le caraclère spécifique de l'étincelle. M. Faraday a fait quel([ues recherches à ce sujet, dont les résultats pouvaient être prévus d'après les observations de Davy et de M. Weathstone. Il a reconnu , entre autres, à pression égale, que dans l'air les étincelles ont cette lumière intense et cette couleur bleue que nous leur reconnaissions. Elles ont

souvent des parties claires et obscures dans leur trajet , c'est-à-dire qu'elles montrent des solutions de continuité quand la quantité d électricité est peu considérable. Dans l'azote , elles ont la même apparence que dans l'air, si ce n'est que la coulem* bleue ou pourpre est plus prononcée. Dans l'oxygène , les étincelles sont plus blanches que dans l'air ou dans l'azote, mais non aussi brillantes. Dans l'hydrogène, elles présentent une belle couleur cramoisi qui n'est pas due à sa faible densité, car elle disparaît quand on raréfie le gaz. Dans le gaz acide carbonique , la couleur est semblable à celle de l'étincelle dans l'air, mais avec un peu de couleur verte. Dans le gaz chlorhydrique, l'étincelle est presque toujours blanche, sans parties obscures. Dans l'oxyde de carbone, elle est verte, rouge , tantôt l'un , tantôt l'autre.

Pour bien étudier le développement de l'étincelle dans l'air, à mesure que la distance augmente entre deux boules chargées d'électricité contraire, on opère de la manière suivante, comme nous l'avons fait avec M. Edm. Becquerel. On emploie à cet effet la machine de Nairne , qui fournit en même temps les deux éiectricilés. Cette machine est tellement disposée , que l'on peut approcher à volonté deux boules de métal en relation chacune avec un des conducteurs. Lorsque les deux boules sont placées de 4 à 6 millimètres de distance, l'étincelle a la constitution suivante : du côté négatif, on aperçoit un point lumineux bien prononcé ; du côté positif, il y a également un point lumineux , moins fort. Dans l'intervalle, on aperçoit une partie sombre violacée. Si l'on écarte peu à peu les deux conducteurs, la partie lumineuse négative se sépare en deux parties qui s'éloignent de plus en plus. L^étincelle se trouve alors composée de trois parties lumineuses et de deux parties sombres violacées. En continuant à écarter les boules, la partie lumineuse qui s'est détachée du conducteur négatif se rapproche de la lueur positive, et finit par se joindre à elle. Il ne reste plus qu'une très-faible lueur du côté négatif; mais il y en a une tres-forte du côté positif. Les étincelles acquièrent alors une telle intensité , qu'il est difficile de les analyser.

Nous nous bornons seulement ici à parler d'une manière générale de la lumière électrique, dans le but de remonter à son origine. Si l'on veut de plus grands développements sur ce qui concerne l'aigrette électrique dans les différents milieux, sur la différence des effets lumineux produits à l'extrémité des conducteurs positif et négatif, etc., on peut consulter notre Traité cl'électricilé , t. V, p. 144 et suivantes.

De la composition de la lumière électrique.

On analyse la lumière électrique comme les autres lumières. WoilastoQ est le premier qui se soit occupé de cette analyse. Il trouva que le spectre résultant du passage de la lumière électrique dans le prisme , était formé de bandes colorées dont la composition n'était pas la même que celle du spectre de la lumière solaire. Fraunhofer, qui a étudié également la constitution du spectre de la lumière électrique, a trouvé de grandes différences avec le spectre solaire sous le rapport des raies et des bandes. Ou distingue dans le spectre électrique plusieurs lignes en partie très-claires , dont l'une , qui se trouve dans le vert, est d'une clarté pour ainsi dire brillante en comparaison du reste du spectre. L'orangé renferme une autre ligne moins lumineuse, dont la couleur paraît être la même que celle de la ligne claire du spectre de la flamme de la lampe. A peu de distance de l'extrémité du spectre, ou remarque une ligue qui n'est pas trèsclaire, et dont la lumière est aussi fortement réfractée que celle de la lumière claire de la lampe dans le reste du spectre. On distingue encore facilement dans diverses parties quatre lignes bien claires. Fraunbofer attribue la présence de ces lignes claires à une portion de lumière qui n'a pas été décomposée par les prismes.

M. Weathstone a étudié la composition du spectre de la lumière électrique avec un télescope muni d'un micromètre [Société pour V encouragement des sciences^ Dublin, 1833). Il s'est servi d'un appareil électro-magnétique disposé de manière à donner une étincelle ne variant pas de position. Voici les principaux résultats obtenus.

Le spectre de l'étincelle tirée du mercure consiste en sept bandes définies, séparées les unes des autres par des intervalles obscurs ; elles sont composées de deux bandes orangées rapprochées l'une de l'autre, d'une bande vert brillant, de deux bandes vert bleuâtre tres-rapprochées, d'une bande pourpre très-brillant, et enfin d'une bande violette.

En étudiant la composition des spectres provenant des étincelles tirées du zinc", du cadmium, du bismutb, du plomb eu fusion, il a trouvé que le nombre, la position et la couleur varient dans chaque cas. Le spectre du zinc et du cadmium donne la bande rouge qu'on ne trouve pas dans les autres spectres. Les résultats ont été les mêmes en employant rclincelle d'une pile voltaïque; ce qui est une nouvelle preuve de lidentilé de la lumière électrique , soit quelle provieune des macliiues , soit des appareils voltaïques.

Pour compléter ces expériences, il a recherché de quelle manière variait la composition de la lumière électrique quand celle-ci était tirée du mercure dans le vide de la machine pneumatique , dans celui de Toricelli, dans le gaz acide carbonique, etc. Les résultats ont été les mêmes que ceux obtenus dans l'air ou dans le gaz oxygène. Il est prouvé par là que la lumière électrique ne doit pas être considérée comme le résultat de la combustion du métal.

Ce physicien en constatant les faits relatifs à la disposition des lignes brillantes précédemment décrites, résultant toujours de lignes qui différaient en nombre et en position suivant lo métal d'où s'échappait rétincelle, a trouvé que l'influence des métaux est tellement marquée, que lorsque l'on tire l'étincelle d'alliages, on aperçoit simultanément les lignes qui appartiennent à chacun des deux métaux. Il faut donc que l'intervention de la matière pondérable du conducteur, qui est volatilisée , soit pour quelque chose , ou du moins modifie la lumière électrique. Nous reviendrons sur cette question en traitant de la formation de la lumière électrique en général, afin de présenter dans le même cadre toutes les causes qui peuvent nous éclairer sur ce mode de formation.

Il résulte des recherches analogues deFusinieri etdeM.Weathstone, que l'étincelle qui traverse l'air en sortant d'un conducteur métallique ou autre, emporte toujours avec elle des particules matérielles, et que dès lors la lumière électrique n'est pas formée seulement de la réunioii des deux fluides, mais provient encore de l'ignitionet même de la combustion des matières pondérables transportées ; effet analogue à celui que nous avons décrit en exposant les flammes résultant de la combustion du gaz. Davy avait été conduit à une conséquence semblable, avec cette condition cependant que dans l'espace où il n'existait pas de quantité de matière pondérable appréciable , il pouvait y avoir également émission de lumière sous la forme d'une faible lueur.

En résumé, nous voyons que réellement la lumière électrique peut Daitre de la réunion des deux électricités, mais qu'elle a besoin, pour se manifeste!" à nos yeux avec plus ou moins d'éclat, de la présence de particules matérielles insaisissables, et qui modifient ces propriétés, comme nous l'attestent les raies différentes que nous retrouvons dans les spectres obtenus avec la lumière électrique provenant des étincelles tirées de diverses substances.