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go CHAPITRE I\.

la face d'entrée, sont les suivantes :

'■^0 étant l'intensité du faisceau primaire.

Pour une quantité '^j^dx de radiation réfléchie dans la couche

située à la distance x de l'entrée de l'écran, une proportion — sera transmise de manière à accroître l'intensité du rayonnement de retour -^ , et une proportion — viendra s ajouter au rayonnement direct ^. En tenant compte, de plus, de ce que pour x = o l'intensité >i' doit être réduite à zéro, et -j- doit prendre la valeur 'j-'^o, on obtient les solutions suivantes :

-> (i — />2 )e-"-r Yq ~ I —p-^e--"-^- ' "V __ p(\ — e--2»'^) do ~ I — /J-e--"-^ '

p et ^ étant deux constantes reliées à a et [3 par les relations :

Les formules obtenues correspondent exactement à celles de M. Me. Clelland, si l'on tient compte des notations adoptées pour les coeftlcients. Les constantes (^ et p sont susceptibles d'une détermination expérimentale. Pour un écran très épais, on a

Par conséquent p représente la fraction de l'intensité incidente qui est renvoyée par un écran assez épais pour que l'effet limite soit atteint. D'autre part, comme p <C ' , on peut, pour les valeurs de X qui ne sont pas trop petites, employer la formule approchée

Cette formu'e fournit la loi d'absorption exponentielle bien

NATLUE DES RADIATIONS. 9I

connue; cependant ç> n'est pas le vrai coefficient d'absorption, mais un coefficient complexe, qui dépend du coefficient d'absorption vrai a, et du coefficient de réflexion [j et qui se confond avec le coefficient u. antérieurement défini (§ i i3).

M. Schmidt a tenté de comparer les résultats du calcul aux résultats expérimentaux et a trouvé que la théorie indiquée est susceptible de rendre compte des expériences. Les coefficients p et i> augmentent avec la densité du métal. Pour les métaux denses et pour des écrans de faible épaisseur, on peut prévoir que la loi de décroissance de l'intensité transmise est plus rapide que celle qui correspond à la loi d'absorption exponentielle pour des écrans plus épais; ainsi l'importance relative de la réflexion dans les premières couches de matière rencontrées se prête à expliquer la baisse initiale relativement rapide du rayonnement transmis par des écrans minces de grande densité.

La valeur p du rayonnement secondaire maximum renvoyé par un écran épais a été déterminée par divers observateurs ( ' ). Les résultats numériques obtenus de différents côtés présentent de grands écarts qui dépendent probablement du dispositif expérimental employé. La quantité p est une fonction croissante du poids atomique P, et manifeste de plus une allure périodique. D'après M. Schmidt les coefficients a et '"j déterminés par lui présentent aussi des relations avec la densité d et le poids atomique P; les expressions

-;VP=^. et p^ = c,

conservent des valeurs approximativement constantes de sorte que

les quantités -> et ^ (coefficient d'absorption vrai et coefficient de

réflexion par unité de masse) sont des fonctions du poids atomique P seulement. Connaissant les constantes c, et Ci on peut calculer les valeurs de a, [i et c pour toute matière simple. Si l'on admet que les valeurs des coefficients a et [j pour une molécule se déduisent par voie d'addition des valeurs de ces mêmes coefficients pour les atomes composants, on peut de plus calculer la valeur de v pour une

(') Me. Clelland, Phil. Mag., 1900. — Eve, Phil. Mag., 1904. — Kucera, Ann. d. Phys., 1905. — RiGiu, P/iys. Zeit., 190.5. — Schmidt, Jahrbuch d. Rad.. 1908.

9'-'- ciiAi'irnic ix.

substance composée. M. Schmidt a trouvé un bon accord entre les valeurs de r (ou de a) ainsi calculées et celles que fournit l'expérience ( ' ). On peut remarquer, que dans ces conditions, l'absorption définie par le coefficient ;j. ne serait pas une propriété additive des atomes, contrairement aux résultats indiqués par d'autres observateurs {ç^oir § 117).

Le Tableau suivant donne, d'après M. Schmidt, la valeur pour i oo du rayonnement secondaire maximum p. obtenu sur la face d'entrée d'un écran très épais, avec l'emploi des rayons homogènes de l'uranium et de l'actinium.

Hiiyons ^i

de riiranium. de r.'ictiiiiiim.

-^1g ••• iJ.â '-it),!

Al ijjO 21,8

Fe 40,8 33,4

Ni 43,4 34,3

Go ; 4 1 , •> 34,2

Cu 4'^-j j 35,2

Zii 43,'i. 3(),G

Pt 60,0 37,0

Au 68,4 58,3

PI) 68, î 38,3

B i 70,0 (lo , o

Les théories indiquées ne tiennent pas compte de la distribution du rayonnement dans les différentes directions, et d'une transformation possible des rayons primaires. Les expériences montrent cependant que dans bien des cas le pouvoir pénétrant des rayons secondaires est en moyenne inférieur à celui des rayons primaires. Entre les résultats prévus par la théorie et les résultats expérimentaux on constate des divergences, ainsi qu'il était facile de le prévoir. Les courbes obtenues par l'expérience dépendent dans une large mesure du dispositif expérimental employé, et cette circonstance rend difficile leur représentation par des formules simples.

(') Schmidt, Pliys. Zeil., i()io.

NATIHK l)i:S IIADIATIONS. yj}

Il \YO\S y..

121. Nature des rayons a. Déviation magnétique et électrique. — Les rayons y. constituent la partie la plus importante du rayonnement des corps radioactifs^ en ce qui concerne le pouvoir ionisant et l'énergie du rayonnement. La nature de ces rayons a été reconnue plus tard que celle des rayons 3; étant beaucoup moins sensibles que ces derniers à l'action d'un champ magnétique, ils ont été considérés d'abord comme non déviables.

La production de rayons a n'est pas liée à celle de rayons j3 et *'• C'est ainsi que le polonium émet seulement des rayons genre a et des électrons lents^ mais n'émet pas de rayons 3 de vitesse comparable ou supérieure à celle des rayons cathodiques. Quand une substance radioactive émet à la fois des rayons a et des rayons 'p, il arrive que les deux groupes de rayons peuvent être temporairement séparés d'une manière totale ou partielle. Les groupes a et |j de rayons de l'uranium peuvent éprouver une séparation complète temporaire, l'un deux étant attaché à l'uranium (groupe a), et l'autre appartenant à l'uranium X. Dans le rayonnement du radium, le groupe de rayons y. qui appartient au radium lui-même peut être temporairement séparé du rayonnement total qui comprend d'autres groupes de rayons a, en même temps que des rayons |j et ^'.

Les premières connaissances acquises sur les rayons a étaient basées surtout sur létude de leur pouvoir pénétrant; les rayons j. à ce point de vue ne se comportent pas comme les rayons j. Une étude que j'ai faite à ce sujet en n)t)o m'a amenée à assimiler les rayons a à des projectiles doués d'une grande vitesse, qui éprouvent une perte de force vive en traversant des obstacles ( ' ). Plusieurs savants ont émis 1 opinion que les rayons a pouvaient être des particules chargées positivement et animées d'un mouvement rapide (-), ('). Cette manière de voir a été définitivement établie par les expériences de M. Rutherford ( ' ) qui

(') M™' Curie, Comptes rendus, 1900.

(') Strutt, Phil. Trans., 1901.

(^) Crookes, Chem. New., 1902.

(') Rutherford, Pliys. Zeit., 1902.

CIIAI'ITIU': IX.

a découvert l'action du champ magnétique sui' les rayons a. Voici quel |était le dispositif expérimental primitivement emp'oyé. Les rayons émis par une couche mince de sel radifère très actif passaient au travers d'une série de fentes étroites parallèles {fig. I i(J), et ensuite au travers d'une feuille d'aluminium n'ayant que o""/JOo3i d'épaisseur; les rayons pénétraient ensuite dans une chambre d'ionisation et produisaient un cou-

Fii

rant qui pouvait être mesuré. Les fentes étaient obtenues en plaçant une série de plaques parallèles dans des rainures equidistantes pratiquées dans deux plaques verticales parallèles entre elles. La largeur des fentes variait entre o'^'%o42 et o"", i. Le champ magnétique étant normal au plan du tableau et parallèle au plan des fentes, les rayons étaient déviés dans le plan du tableau et absorbés par les parois des fentes. Un courant de gaz hydrogène circulant dans l'appareil du haut vers le bas empêchait l'émanation de pénétrer dans la chambre d'ionisation. On mesurait le courant obtenu en l'absence du champ^ puis on recommençait la mesure en absorbant les rayons a complètement par une lame de mica mince; la différence des courants obtenus dans ces deux expériences représentait l'effet des rayons a seuls. Qifand le champ magnétique était suffisamment intense, tous les rayons y. étaient déviés. Pour déterminer le sens de la déviation, on employait des fentes de i """ de largeur, recouvertes sur la moitié de leur largeur par une bande de laiton; la diminution de l'effet ionisant lors de l'application du champ magnétique dépend

NATURK DKS RADIATIONS. gS

en ce cas du sens du champ. Cette expérience a permis d'établir que la déviation se fait dans le sens opposé à celui qu'on obtient avec les rayons cathodiques, et que, par suite, il y a lieu d'admettre que les rayons y. sont chargés positivement.

La déviation des rayons a dans un champ magnétique est faible. Des expériences ultérieures ont montré que le rayon de courbure de la trajectoire est égal à environ 4o"" dans un champ pour lequel on aurait obtenu un rayon de courbure de o'""jOi avec les rayons cathodiques.

Les résultats de M. Rutherford ont été confirmés par H. Becquerel (') qui obtint la déviation des rayons a du radium et du polonium par la méthode radiographique. Cette méthode se prête très bien à cet usage et a rendu dans la suite de grands services dans l'étude des rayons a. La substance radiante était placée dans une cuve linéaire [fig. 117); au-dessus de la source, à une distance de i"" environ, se trouvait un écran métallique D. percé d'une fente parallèle à la cuve et placé au-dessus de celle-ci.

Une plaque photographique P normale à la direction primitive du faisceau recevait l'impression. Le champ magnétique était normal au plan du tableau. Par renversement du champ on obtenait deux impressions linéaires d'une grande netteté, correspondant aux rayons a seuls, les rayons [j étant complètement rejetés de côté pour un champ aussi intense que celui qu'il fallait employer. Si la plaque photographique, au lieu d'être normale au faisceau, était presque parallèle à sa direction, la trajectoire

(') Becquerel, Comptes rendus, 1900.

96 ciiAiMTut; IX.

du faisceau dévié se trouvait reproduite. Une épreuve de ce genre est représentée dans la figure i^ Planche VI. Dans tous les cas l'impression s'est montrée nette, ne présentant pas de diffusion ni de dispersion appréciable, et indiquant que le faisceau ne pouvait être composé de rayons très hétérogènes.

La déviation électrique des rayons a a été obtenue par M. Rutherford (') au moyen d'un dispositif analogue à celui qui avait servi pour mettre en évidence la déviation magnétique; les plateaux qui formaient les fentes étaient en ce cas fixés dans des plaques d'ébonite; le champ électrique était établi entre deux plateaux voisins au moyen d'une batterie de petits accumulateurs. Quand les fentes n'avaient qu'une largeur de o""", ci, et que le champ atteignait la valeur de looou volts par centimètre, la diminution d'intensité du rayonnement produite par le champ était de 4 3 pour loo,

La nature des rayons a se trouvait donc déterminée par l'ensemble des expériences qui viennent d'ctre décrites. Les expériences quantitatives ayant pour but la détermination de la vitesse des rayons et du rapport de la charge à la masse, seront décrites dans la suite de ce Chapitre.