Nouvelles recherches sur le potentiel de décharge dans le champ

Nouvelles recherches sur le potentiel de décharge dans le
champ magnétique
A. Righi
To cite this version:
A. Righi. Nouvelles recherches sur le potentiel de décharge dans le champ magnétique. Radium
(Paris), 1911, 8 (5), pp.196-204. <10.1051/radium:0191100805019601>. <jpa-00242474>
HAL Id: jpa-00242474
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Submitted on 1 Jan 1911
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196
bilité de 7 à 1, le courant vertical varie seulement de
1 a 1,5. Il semble que l’on puisse conclure a une
constance relative dans la valeur moyennes de cet élément.
Nous avons mentionné, au début de cet article, les
recherches sur l’électricité atmosphérique exécutées
par M. Rouch, dans l’Antarctidue 1, au cours de la
dernière expédition Charcot. Parmi les observations,
figurent de nombreuses mesures de la conductibilité
faites avec un appareil de Gerdien. Elles sont réparties sur neuf mois pendant lesquels le champ était,
d’autre part, régulièrement enregistré.
M. Rouch a publié2 les moyennes mensuelles correspondantes de ces deux éléments. Or, ces valeurs
s’accordent mal avec la conclusion formulée plus haut.
En calculant, en effet, à l’aide de ces données, les
intensités du courant vertical, on trouve, pour l’ensemble des neuf mois d’observations :
Sous un champ moyen relativement fort, la conductibilité conserve des valeurs très élevées, de sorte que
l’intensilé du courant vertical est ici trois fois plus
grande que la valeur moyenne des résultats précédents.
1. A l’ile Peterman (L ==63°
à novembre 1909.
2. C. R., 18juillet 1910.
10’S.
G
due févl’icr
= 06°34’ W) ,
Il est possible que les valeurs trouvées pour la conductililité soient trop fortes. M. Bouch a signalé les
difficultés de ces incsures dans les conditions Ol1 il
opérait, soit par le fait de l’isolement difficile à maintenir, soit par l’influence de l’air glacé qui alimentait
l’aspirateur. Néanmoins, toutes les précautions avaient
été prises pour assurcr autant que possible la valeur
des observations. Une différence considérable, mais
dans un sens fréquemment consl,até en d’autres rélions, s’est toujours manifestée entre les conductibilités des deux signes, la conductibilité positive étant,
pour certains mois, dcux fois plus forte que la négativc. (Valeur moyenne du rapport : 1,62). I)’autre
part, la marche annuelle de la conductibilité s’est
montrée rigoureusement inverse de celle du champ.
S’il était permis de généraliser d’après le petit
nombre des données accluiscs, on pourrait supposer
clue l’intensité du courant vertical, peu variable dans
les régions tempérées, aurait tcldance a s’accroitre
aux hautes latitudes et, peut-être, à s’affaiblir aux
latitudes basses. Hâtons-nous de le dire, rien n’autorise aujourd’hui une pareille conclusion; mais, malgré les réserves qu’il comporte, le résultat des consciencieuses observations de M. Houch doit être retente.
Peut-on prévoir, des à présent, ce que réserve à la
physique du globe, la solution du mystérieux problème scientifique des régions polaires!
[Mamiscrit reçu le 27
Nouvelles recherches
sur
avril
19111.
Je
potentiel
de décharge
dans Je
champ magnétique
Par A. RIGHI
[Laboratoire
de
physique
4. Circonstances qui influent sur le potentiel de décharge.
Ayant l’intention d’étendre
mes recherches aux tubes à grande raréfaction, j’en
ai tout d’abord employé un de la forme usuelle,
c’est-à-dire un tube ayant deux électrodes circulaires
parallèles plus ou moins éloignées l’une de l’autre,
placées entre les pôles de l’électr0-ctlnlallt de Ruhmkorff, de manière que les disques étaient soit parallèles, soit perpendiculaires, à la direction du champ
-
magnétique.
J’ai tout de suite constaté que, même à des raréfactions très grandes, le champ dans certains cas produit une diminution, dans d’autres une augmentation
8
1. Voir la première
(1911) 135-139.
partie
de
ce
mémoire dans Le
Radium,
de l’Université de
Bologne.]1
potentiel de décharge; mais j’ai observé une grande
irrégularité dans les phénomènes, en dehors des difficultés signalées déjà autrefois. Souvent, et d’une manière plus marquée que dans les recherches anciennes,
j’observais le fait connu que, une fois que la décharge
du
commence
sous
certaines
conditions, elle continue
lorsque ces conditions ont été modifiées de manière
qu’elles exigent pour initier la décharge une différence
de potentiel beaucoup plus grande que celle réellement appliquée aux électrodes du tube. Je me suis
aperçu bientôt que les phénomènes changeaient souvent, soit en touchant le tube avec le doigt, soit en y
approchant des conducteurs, soit en modifiant la propriété isolante de la surface extérieure du tube de
verre. Enfin j’ai constaté, que les phénomènes variaient
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191100805019601
197
L’allure irrégulière des nombres des et 4me
colonnes est due vraisemblablement à une irrégularité
de structure du fer des noyaux.
Pour les expériences suivantes l’électrode A du
tube se trouvait au milieu du champ entre les pôles,
pendant que l’électrode B était au milieu de la bobine
de droite. Le tube était recouvert extérieurement par
une feuille métallique en communication avec la terre.
Il est facile, avec une telle disposition de 1 expërience, de niettre CIl évidence l’influence
exercée par la valeur absolue du potcn)
tiel de chaque électrode, connue aussi
cellc des signes de leurs charges ; voici
une série d’observations laites avec une
pression de 0,02 mm.de l’air dans le tube.
La différence de potentiel V, appliquée aux électrodes (environ 5000 volts), était beaucoup plus
petite que le potentiel de décharge. En changeant les
communications et mettant à terre l’un ou l’autre des
pôles de la batterie, on pouvait réaliser les quatre cas
différence des potentiels des
leurs valeurs absolues, par
en
communication
en
avec la tcrre
mettant
exemple
l’un ou l’autre des pôles de la batterie d’accumulateurs.
Tout cela semble indiquer l’existence de charges
électriques sur le verre des parois. En effet, ayant
rendu conductrice la surface extérieure du tube en
collant sur clle une feuille d’étain qu’on maintenait
en communication avec la terre, les irrégularités et lcs
lorsque, sans changer la
électrodes, on changeait
l’ig. 1.
incertitudes dans les mesures disparurent. L’influence
des valeurs absolues des deux potentiels resta complétement, et pour l’étuctier j’ai donné au tubc la forme
par la figure ,1.
Ce tube est cylindrique et porte comme électrodes
deux petits disques A B, placés perpendiculairement
à son axe, dont la distance réciproque est d’environ
i5 cm. Commc le diamètre extérieur du tube est un
peu plus petit que celui du trou dont sont percés les
noyaux de fer des deux bobines de l’électro-aimant,
on peut faire entrer le tube dans ces trous. L’électroaimant est niobile sur des rails longitudinaux, ce qui
permet de varier sa position relative par rapport au
tube.
Tn particulier on peut placer une des électrodes au
milieu de l’espace qui reste libre entre les pôles, et
alors l’autre électrode se trouve au dedans d’une des
bobines, et précisément au milicu de sa longueur.
Cette deuxième électrode est alors soustraite à l’action
du champ, au moins lorsque celui-ci n’a pas une
intensité très grande.
Pour m’en rendre compte d’une maniére exacte,
j’ai jugé nécessaire de mesurcr l’intensité du champ
correspondant à des intensités variées du courant
magnétisant, soit entre les pôles moitié distance,
soit au centre des noyaux des bobines, en employant
pour cela une petite bobine communiquant avec un
galvanomètre balistique. Voici le résultat de ces
indiquée
suivants :
Ilans les cas 2, 5, 4, il fallait un champ supérieure
a 5000 gauss pour déterminer la décharge dans le
tube; dans le cas 1 un champ de 1250 gauss était
suffisant pour obtenir ce même résultat’.
Laissant à part les cas 2 rt 4. dans lesquels le
champ électrique près de l’électrode A est certainement très faible, on doit remarquer la différence qui
existe entre 1 et 5. Cette différence peut être due
principalement à deux circonstances : 10 au fait que
dans le cas 1 la paroi de verre qui entoure A peut
fonctionner comme cathode, et qu’ainsi on a une
cathode qui entoure l’anode tandis que dans le cas
5 c’est le contraire ; 2° à une manière différente de se
comporter de la part de cathodes de différente nature.
L expérience suivante parle contre une telle influencc
de la nature du corps sur lequel se terminent les
lignes de force électriques. Avec un tube semblable à
celui de la figure 4, mais dans lequel, au lieu de la
feuille d’étain extérieure on a revêtu intérieurement la
paroi avec une lame d’aluminium communiquant avec
la terre, j’ai obtenu les mêmes résultats qu’avec le
mesures.
tube
fi,. 4.
Malgré cela il m’a semblé qu’on ne pouvait pas
exclure la possibilité d’une influence de la nature de
la cathode, ou généralement des corps qui, recevant
des lignes de force, peuvent se comporter comme
cathodes dans un tube a décharge. Ainsi j’ai réalisé
,
1. Cette expérience; et quelques autres entre celles dont suit
la description, ont été décrites déjà ailleurs (C. R., 30 janvier 1911).
198
une
expérience spéciale
avec
le tuhe, dont la
ngure
5
montre la section transversale.
Dans ce tube (diamètre t cm environ) la cathode est
formée par une lame cylindrique d’aluminium C
appliquée
contre
sa
paroi intérieure, taitdits (lue l’anode est
une lame rectangu1,,tire A (3 cln sur
1,7). Cette lame est
excentrique pour
faire place à uoc
au lre L placée parallèlement longueur 5
et
largeur 1,2
cm.,
formée par dcux
lames juxtaposées,
l’une d’aluminium et l’autre d’une substance différente, par exemple de plomb. Cette double lame L
peut tournerautour d’un axe parallèle à l’aac du tube,
de manière qu’elle présente à l’anode A soit la l’acc
en aluminium, soit la face en plomb. Dans ce but
elle est fixée â un bouchon de verre travaille à l’él11erl.
Dans l’expérience ell’ectuée, l’air dans le tube avait
la pression de 0,012 mm., la batterie fournissait aux
électrodes une dIfférence de potentiel de 1750 volts,
et, à un moment donné, on créait un champ d’environ,
2500 gauss dirigé colllme la flèclie de la ngnrc 3.
Voici ce que j’ai observé.
Le courant n’exibtait pas dans le tube, et il ne s’établissait pas, en excitant le elianip, lorsque la face en
aluminium de la double lame L était tournée vers
l’anode A; mais si alors on tournait la lame jusqu’à
ce que le plomb fùt presque tout à fait. tourné vers
l’anode, le courant de décharge se montrait brusquement. Par une rotation continue de la double laine la
décharge apparaissait toutes les fois que la face plomb
était tournée vers l’anode.
En remplaçant le plomb par le platine, j’ai observé
le même effet, mais d’une manière nloins accentuée ;
avec le verre, l’argent, le cuivre, le laiton, le zinc et
le bismuth, je n’ai pas obtenu de résultat sûr.
Donc, bien que la différence entre les cas 1 et 5 soit
due surtout à la différence de forme des deux électrodes, une attitude à favoriser la décharge existe certainement pour le plomb, lorsque des lignes de force
électriques aboutissent à sa surface. Ce fait pourrait
être attribué à une trace de radioactivité, ou à une
tendance plus marquée à émettre des électrons sous
l’action du champ électrique. En tout cas il s’agit d’un
phénomène étranger à ceux qui sont étudiés dans ce
travail.
J’ajoute toutefois, qu’une différence d’action entre
des cathodes de nature différente pourrait peut-être
a’expliquer aussi par une différence dans l’émission
Fig. 5.
,
des gaz occlus. Cette idée est suggérée par le (ait suivant, que j’ai maintes fois constaté . Si après avoir
détermine le potentiel de décharge pour un tuhe
donué, on eherehe il dépouiller les eteetro(tes des gaz
adhérents ou occlus, par exemple en mettant de nouveau en action la pompe à air pendant qu on fait
passer des décharges, et puis on rétablit la pression
initiale, on trouve une nouvelle valeur du potentiel de
décharge, qui cst plus élevée, et souvent beaucoup,
de la valeur primitive.
hes expériences décrites dans ce paragraphe on
reçoit l’impression, que si vraiment le champ magnétique peut ioniser le gaz, c’est principalement près de
la cathode que cela a lieu, ce qui concorde avec ce
qu’on a dit 2. Mais on ne doit pas exclure que la
magnéto-ionisation ne puisse se produire aussi ailleurs ;
c’est pour éclaircir ce point que j’ai institue certaines
des expériences qui seront décrites plus loin.
potentiel de décharge dans
champ magnétique, dans des cas de gi ande
En vue des inconvénients produits
raréfaction.
le
verre
des
parois du tube à décharge, j’ai du
par
les
des tubes dans lesquels une
mesures,
adopter, pour
des électrodes est formée par une lame métallique
appliquée contre la paroi du tube.
La figure 6 montre un de ces tubes
avec lequel j’ai fait beaucoup de
5. Mesures du
un
-
déterminations très coucordautes.
Une des électrodes est le cylindre
BCDE (hauteur 10 cnl., diamètre
3,5) ; l’autre est la lame plane A
(3 sur 1,7 cm.). Le tube peut être
tourné sur son axe de figure, et par
conséquent être place de manière
que l’électrode A soit, ou parallèle,
ou perpendiculaire à la direction du
chalnp magnétique, indiquée par
les flèches dans la figure,
A cause de la difl’érencc de forme
des électrodes et aussi de la circonstance que l’électrode A n’a pas unc .
formc de révolution par rapport !l
l’axe du tube, on aura à considérer
Fig. 6.
cas
distincts.
En
effet
pour
quatre
chacune des deux orientations principales de la lame
A, celle-ci pourra être ou anode ou cathode.
Les efI’els produits par le champ sont différents
dans ces quatre cas, et l’on a à tracer quatre courbes
représenter le phénomène, si, comme toujours,
prcnd le champ comme alocissc et le potentiel de
décharge comme ordonnée. Voici les résultats obtenus
dans un groupe de mesures, la pression de l’air à
l’intérieur du tulo étant 0,056 mm.
pour
on
Les nombres de
un
ce tableau ont une
peu différcnte de celle des tableaux
disposition
précédents.
199
Cela dépend du fait que j’ai modifié ma métlode
dans les mesures.
Au lieu de donner au champ une valeur particulière et d’augmenter successivement d’une unité le
nombrc des accumulateurs jusqu’à la production de la dé-
dans le tube, j’ai diminué 1 intensité du champ peu
peu. J’ai vu se rétablir la décharge pour 450 gauss,
est j’ai enregistré cette valeur dans le tableau; et j’en
ai conclu qu’il y a décharge pour les valeurs du champ
comprise entre 133 et 450.
Si j’avais remarqué que pour une autre valeur
plus grande due 430 gauss, on avait encore la déclarge, j’aurais dù enregistrer cette troisième valcur
aussi en correspondance au potentiel de 550 volts. 11
peut se faire que lorsque je n’ai enregistré (me deux
valeurs pour le champ il en existe de même un
troisième qui est plus grand que le champ maximum
que je pouvais attcindre.
Aux quatre séries de mesures du tableau précédent, désignées par les lettres A, B, C, D, correspondent les quatre courbes, désignées par les mêmes
lettres, dans la figure 7.
L’allure des trois premières courbes ressemble li
celle des courbes obtenues la plupart du temps avec
les raréfactions moyennes, mais la courbe D diffère
beaucoup des autres. En effet, avec des potentiels plus
petits que le potentiel de décharge ordinaire (c’cst-à-
charge, j’ai reconnu qu’il y a
avantage à opérer de la manière
contraire, à donner précisément
valeur déterminée à la difféde potentiel fournie par la
batterie, et alors faire varier lentement l’intensité du champ, au
moyen de rhéostats à curseur
insérés dans le circuit du courant des hohines, jusqu’à ce que
la décharge s’établisse t. Par
exemple, dans le cas de la première des déterminations du tableau, après avoir établi entre
les électrodes en différence de
potentiel de 550 volts, j’ai fait
croitre depuis zéro le champ, et
le courant dans le tube a pris
naissance brusquement lorsque
le champ a atteint l’intensité
153 gauss.
Mais souvent à une même
valeur du potentiel de décharge
correspondent des valeurs différentes ( deux, quelquefois trois) du champ. Après avoir trouvé la valeur J55 il fallait donc vomir s’il y en avait d’autres.
J’ai procédé de la manière suivante. J’ai donné au
champ une valeur très élevée, par exemple 2000 gauss,
Pt ayant constaté qu’alors il n’y a pas de décharge
une
rCllCC
1.
Je o’ai pas
tenu
compte des décharges momentanées
qui précèdent quelquefois
durable.
l’établissement
de
la
décharge
F ig.
7.
dire sans champ magnétique) le champ ne produit pas
d"effet scnsible, et il faut avoir recours à dcs potentiels plus élevés pour constater que le champ fait
augmenter la valeur du potentiel nécessaire pour la
production
du courant.
6. Expériences avec des tubes de formes
variées.
L’explication ordinaire, aussi bien que
l’explication nouvelle proposée ici pour la cviiipléter,
-
200
influence dl’ la forme dcs électrodes
phénomènes. En cnet, la forme et la
distribution des lignes de force électrique, aussi bien
que l’intensité du champ électrique près de la cathoâe, doivent être très différents dans des tubes de
forlcs diverses.
Il y avait donc quelque intérêt il faire sur de nouveaux tubes des mesures analogues a celles qu’on a
rapportées. Je mc limiterai à trois exemples.
a) Le tube à décharge est représenté parla figure 8,
et contient de l’air à 0,05 mrll. de pression. Une des
font
prévoir
sur
l’allure des
une
Fig.
J’aurai occasion plus loin de montrer une courbe
a la B, donnée par le iiièiiie tube avec de
l’air un peu moins raréfié, ot alors on verra que la
analogue
8.
électrodes B est constituée par un tube en aluminium
en contact avec la paroi ; l’autre est un cylindre A de
même métal de 5 cent. environ de longueur ct
0,5 cent. de diamètre.
Dans les deux premières séries de mesures, le tube
a été introduit dans les noyaux de l’électro-aimallt, de
manière que le champ magnétique était dirigé suivant
son axe, et agissait presque exclusivement sur la portion entourant l’électrode A. Les faces polaires des
bobines se trouvaient, en effet, en M et N. Dans les deux
autres séries de mesures le tube était placé transversalement, c’est-à-dire que le champ avait la direction
de la fléchc F.
Le tableau suivant donne les résultats obtenus,
avec lesquels on a construit les courbes de la ligure 91.
Fjg.
9.
courbe, après avoir monté
vers la droite, atteint une
ordonnée maximum et puis elle descend. Avec la raréfaclion employée ici pour arriver jusque-la il aurait
fallu réaliser des
.
champs magnétiques
intenses que
que je pouvais
atteindre.
b) Un deuxième
exemple est offert
par un tuhc à dc-
plus
ceux
charge représenté en
section par la fig.10.
Au dedans du tube
verre on Boit
Fig. 10.
lames
d’aluquatre
minium appliquées contre la paroi, (p1Ï, sauf les
petits intervalles qui les séparent forment par leur
ensemble un cylindre. Deux de ces lames A, A, conimuniquant entre elles, constituent une des électrodes;
les deux autres lames B, B, forlnent l’autre. On a
donc deux électrodes de forlnes identiques, qui toutefois couvrent la paroi (sauf dans lesdits petits intervailles) . Le champ agit dans la direction de la flèche F,
c’est-a-dirc suivant la droite qui unit les centres des
deux lames d’une même électrode. Cette électrode était
anode dans la première des séries de mesures suivantes,
et cathode dans l’autre. La pression était 0,01 mul.
en
Pour distinguer les courbes de la fig.9, on a placé
près d’elles les mêmes lettres qui désignent dans le
tableau les quatre séries de mesures.
1. Pour ne pas donner aux figures des dimensions excessives, les
portions de coul’hes correspondant aux plus grandes valeurs du
potentiel et du champ n’ont pas été représentées.
201
communs. On ne pourrait pas employer ces
résultats pour vérifier une théorie quelconque, en
raison des formes spéciales des électrodes; mais le
troisième exemple suivant pourrait s’y prêter.
c) Le tube employé diffère de celui représenté par
la figure 8, seulement en ce que l’électrode A est longue
comme le tube. Eu introduisant ce tube dans les
noyaux de l’électro-,-timai-it, les conditions de l’expérience seront sensiblement celles d’un champ électrique cylindrique el d’un champ magnétique uniforme
dont les lignes de force sont perpendiculaires aux
lignes de force électriques. Dans ce cas particulier, on
connait la forme des trajectoires parcourues par les
électrons émis par la cathode.
Je ne rapporterai que les résultats obtenus en prenant le cylindrique intérieur comlne cathode, mais
avec deux raréfactions différentes.
caractères
Les courbes de la figure 11 ont été dessinées avec les
nombres du tableau, et les signes + et
qu’on voit
d’elles
serrent
à
les
près
distinguer.
, Pour ne pas occuper trop d’espace, non seulement on
a supprimé les parties des courbes
correspondant aux
-
Fig. 11.
La figure 12 montre la courbe construite avec les
données relatives à la pression 0/1 mm. Pour la pression plus faible 0,012 mrn, on obtiendrait une courbe
semblable aux parties de la courbe figure 12 correspondant aux petits potentiels. On aurait donc une
courbe formée par deux porlions séparées.
La courbe figure 12 est, â ce qu’il parait, le type
plus général des courbes qui représentent la relations
entre champ et potentiel de décharge, au moins pour
les tubes dont l’anode entoure la cathode1.
Un remarque dans cette courbe deux traits qui
diffèrent peu de droites verticales. Le trait qui correspond â des champs entre 200 et 500 gauss a montré
quelquefois (comme
hautes valeurs du potentiel, mais on a dessiné
les deux courbes l’une dans l’autre avec un déplace-
plus
convenable des axes.
La grande diversité entre les deux courbes est bien
remarquer. Dans le cas actuel cette diversité est, en
partie, dans le sens que fait prévoir la théorie ordinaire.
Les deux exemples précédents a) et b) montrent eu
même temhs la variété des phénomènes, et quelques
ment
telle, qu’à
une
respondre des
décharge ; mais
quelque petite
figure t4) une forme
champ devrait cordifférentes du potentiel de
dans la
même valeur du
valeurs
cela est vraisemblablement l’effet de
cause d’erreur systématique. Dans
1. Probablement si l’on disposait de champs assez intenses. et
si l’on pouvait ainsi prolonger la courbe iers la droite, on trouverait nue cette courbe, après avoir atteint encore unc ordonnée
minimum, deviendrait tle nouveau ascendante. S’il en est vraiment ainsi, la courbe aura une f’orme semblable à celle de la
lettre M renversée.
202
des cas très rares on a trouvé la même chose pour le
deuxième trait descendant.
Les portions de la courbe, qui sont presque des
droites verticales, représentent des diminutions brus-
isolé
clui
fail dix tours, et
tement tordues l’une
sur
dont les extrénlités, étroil’autre, vont n un galvano-
mètre balistique d’assez grande sensibilité. Par la
déviation qu’on obtient en fermant ou cn ouvrant le
Fig,.
Fig. 12.
ques du potentiel de décharge vraisemblablement
ducs à deux causes distinctes, que l’hypothèse de la
magnéto-ionisation explique aisément. La première
descente de la courbe doit être attribuée à l’action du
champ sur la cathode; la deuxième à l’action sur le
gaz loin dc cettc électrode.
Expériences suggérées par l’hypothèse
On imagine facilemagnéto-ionisation.
ment la manière par laquelle on peut mettre a
l’éprcuve de l’expérience l’Interprétation précédente.
7.
de la
-
Il suffit pour cela de construire deux fois la courbe
caractéristique d’un tube du type figure 8, et précisément lorsque l’électrode A, employée comme cathode, se trouve entre les pôles de l’tlcctro-aimant,
puis, après avoir convenablement déplacé celui-ci,
lorsqu’il se trouve au dedans d’une des bobines,
oà il est sensiblement soustrait à l’action du champ
magnétique.
La première
de
courbes a été obtenue déjà :
9.
figure Mais elle n’est pas complète,
puisqu’elle manque de la deuxième partie descendante, faute de n’avoir pas atteint alors des intensités
asse grandes du champ magnétique. Il fallait donc
déterminer aussi cette courbe une nouvelle fois.
Avant d’exposer les résultats de ces nouvellcs
mesures, il est bon d’éliminer un doute, qui peut
surgir, et précisément il est utile de vérifier d’abord
que le champ ne produise son effet sur la cathode
lorsqu’elle est au dedans d’une des bobines.
Dans ce but, j’ai construit le tube de la ngurc 15,
qui diffère du tube figurc 8 en ce que sa cathode A a
la forme d’un disque perpendiculaire à l’axe du tube.
En outre, à l’extérieur et en correspondance de la
cathode, on a construit une petite bobine BU, en
entourant le tube avec un mince fil de cuivre bien
c’est la B de la
ces
13
circuit, des grandes bobines parcourues par un courait d’intensité connue, on pcut détcrlnincr l’intensité du champ dans la place occupée par la cathode.
Voici les résultats d’une expérience, choisic parmi
d’autres collcordantes entre elles, la pression dans le
tube étant 0,028 mn.
Ayant introduit le tube dans les noyaux de l’élcctro-aimant, de manière que la cathode se trouvât entre
les pôles et à demi-distance, j’ai reconnu qu’avec
une différence de potentiel de 2210 volts appliquée
aux électrodes du tube il fallait un champ d’au moins
5715 gauss, pour déterminer le passage de la décharge
permanente. Apres avoir déplacé l’électro-aimantde
manière que la cathode se trouvât à moitié longueur
et au dedans d’une des bobines, il fallut un champ
de 4829 gauss pour obtenir le même effet.
Pour décider si, dans ces dernières conditions, il
s’agissait d’une action du champ sur l’air place entre
les pôles, ou sur la cathode, il fallait connaître à
quelle infeti ité de champ celle-ci était exposée. En
employant la petite bobine clltourallt la cathode, j’ai
trouve que, pcndant qu’au milicu, entre les pôles, le
champ avait ladite intensité de 4829 gauss, l’intensité
autour de la cathode était de 276 gauss seulement,
c’est-à-dirc la quinzième partie environ de la valeur
(3713) nécessaire pour produire la décharge. Celle-ci
ne pouvait donc pas être attribuée à une action du
champ sur la cathode placée au dedans d’une des
grandes bobines.
Avec d’autres raréfactions et des valeurs variées de
la différence de potentiel, j’eus toujours un résultat
senlblable, d’une manière plus ou moins marquée.
L’exemple précédent correspond à celle de mes expériences, dans laquelle l’effet était le plus prononcé.
Après avoir fait cette constatation qui, à elle seule,
rend très probable la magnéto-ionisation de l’air, loin
de la cathode, j’ai procédé aux mesures nécessaires à
la construction des deux courbes dont on a parlé plus
haut. J’ai employé le tube de la figure 8, avec une
pression d’air égale u 0,088 mm. Voir les résultais
obtenus dans le ta’bleau ci contre :
Les courbes A et B de la figure 14, construites sur
ces donllées, montrent bien l’allure des phénomèr.cs.
On relève tout de suite de leur comparaison que, lorsqu’on soustrait la cathode de l’action du champ, on
l’ait disparaître la partie descendante de la courbe
203
bobine, En outre, pendant les mesures, on menait le
milieu de la batterie en communication avec la terre,
de manière que les électrodes avaient des potentiels
égaux en valeur absolue et de signes contraires. Cela
tendait à rendre parfaitement longitudinal le chnmp
électrique dans la portion du tube qui restait entre
les pôles.
Avec une pression de l’aie de 0,04 mm, j’eus les
résultats numériques suivants :
Je
correspondant aux valeurs du champ, entre 200 et
500 gauss, pendant que la deuxième partie descendante, en correspondance des valeurs de hÙ00 gauss
environ, reste dans la courbe. Cela me parait donner
reproduirai pas la courbe qui en résulte,
parce qu’elle est semblable û laB de la figure 11, sauf
que la partie descendante est moins proche de la verticale. A part, cela cette courbe, comme la B figure 14,
me semble indiquer une action du chanlp sur l’air
placé entre les pôles,.
ne
Comme il arrive souvent pour une hypothèse suggérée par certains faits connus, celle d’une action du
magnétisme tendant à favoriser la ionisation des gaz a
conduit, elle aussi, à trouver quelques faits nouveaux.
Ceux que j’ai décrits tendent évidemment a confirmcr
que j’ai adoptéc.
sembla nécessaire pour expliquer collllllent
un champ magnétique puisse déterniiner la décharge
lorsque la différence de potentiel employéc ne produit
aucun passage d’électricité démontrahle avant l’existence du champ. Comme les expériences décrites ne
s’opposent pas à l’hypothèse, il me semble qu’on
doive la maintenir.
Toutefois, à elle seule, elle ne suffit pas, au moins
en ce moment, à expliquer tous les détails. Et comlne
on ne peut pas nier les déformations des trajectoires
des électrons ducs au champ, qui sont la base de la
théorie ordinaire, l’hypothèse de la magnéto-ionisation
ne doit pas se substituer, mais s’ajouter à l’explication admise jusqu’ici de l’action du champ sur les
l’hypothèse
Elle
Fig. 14.
bonne confirmation de la prévision basée sur
l’hypothèse de la magnéto-ionisation.
Il n’est pas superflu de décrire une autre expérience qui, au fond, est une variante de la précéune
dente.
J’ai employé un tube semblable à celui de la
figure 4, mais sans le revêtement extérieur de feuille
d’étain (qui, toutefois, comme j’ai pu vérifier, ne
changeait pas substantiellement le résultat). Les deux
électrodes du tube sont si éloignées l’unè dc l’autre que,
lorsque l’une est placée au dedans et à moitié longueur
d’une des bobines de l’électro-aimant, l’autre se trouve
dans la position symétrique à l’intérieur de l’autre
nie
décharges. La magnéto-ionisation fait comprendre
quand et commcnt un mouvement d’électrons peut
s’établir ; mais il f audra prendre en considération les
prennent ces électrons sous l’action
du champ pour prévoir ce qui arrivera après, et précisément pour savoir si cette mise en mouveineiit
d’électrons est destinée à avorter, ou à s’inteusiner
jusqu’à produire la décharge permanente.
La question d’une magnéto-ionisation probable,
outre l’importance qu’elle a pour l’explication des
mouvcmcnts que
204
phénomènes
en
présente
de
décharge dans le champ magnétique,
bien plus grande au point de vue
une
philosophique. En effet, la constatation de certains
phénomènes explicables seulement par une action du
magnétisme sur des électrons se mouvant en orbites
Sur la
présence
fermées daus ies atomes, constituerait une confirlnation expérimentale relnarquahle des idées, que les
physiciens se sont formés sur les structures ato-
miques.
[Manuscrit
reçu le l’r
mai 1911]
de l’hélium dans les autunites
et sur
Ja
période
de la vie de l’ionium
Par A. PIUTTI
[Laboratoire
de Chimie de l’Université
Dans ma note sur « l’hélium dans les minéraux
récents » 1 je disais que l’on peut reconnaître facilement l’hélium avec l’appareil que j’ai décrit ailleurs 2 dans 3 grammes de carnotite et de torbernite,
tandis que dans la même quantité d’autunite de
Saint-Symphorib n (Saône- et-Loire, Les Riaux) et de
Saxe (Erzgebirge) cela ne m’avait pas été possible,
contraircmcnt aux recherches de E. P. Adam3 et
de F. Bordas 4.
Sur ce résultat négatif et sur l’absence du plomb
constaté par Markwald et Keetmann3, Soddy6 conclut que l’autunite est de formation si récente que
le radium ne s’est pas encore mis en équilibre, de
sorte que si l’on suppose que l’uranium a l’origine
n’ait pas contenu des produits de désagrégation et
que ceux formés plus tard soient restés en entier
inclus dans le
minéral,
même échantillon le
en
rapport
déterminant dans le
Ra
et la
quantité
de
l’hélium et de plomb on aurait pu établir avec une
formulc proposée par ce savant, non seulenient l’âge
de l’autunite, mais, ce qui intéresse davantage en ce
moment, la période de vie moyenne de l’ioniuin, qui
comme celle de l’actinium est encore inconnue.
Avec nne méthode très sensible, semblable à celte
employée pour déceler l’hélium produit par l’uranium et par le thorium, basée sur l’absorption dcs
gaz qui n’appartiennent pas à la série de l’argon, par
les vapcurs de calcium 7, M. Soddy a pu réussir à
reconnaître et à déterminer la quantité de ce gaz
dégagée de quelques échantillons d’antunite du Portugal. Et contrairement à l’expérience de DI. Piutti,
/1.
2.
142.
3.
4.
5.
6.
7.
Le Radium, 7 (1910) 178.
Gazz, chim. ital., 40 (1910) 447, Le
Centralblatt, 76 (1905) 1490.
C. R., 146 (’1 90G) 1490.
Berichte 41 (1008) 49.
Le Radiuni, 7 (1910) 295.
Proc. Boy. Soc., 78 (1907) 429.
Raclium, 7 (1910)
il dit
une
de Naples].
que dans un de
quantité d’hélium
1
ces
qui
échantillons, il
trouva
s’élevait li 5.5 mm3
par gramme, et en conséquence, en appliquant sa
méthode, on déduit que l’âge du minéral serait de
77000 ans et la période de la vie moyenne de l’ionilim
de 132000 ans.
L’échantillon examiné par ce savant, qu’il avait reçu
directement des propriétaires de la mine et qui faisait
partie d’une masse considérable de minéral, était en
poudre et contenait seulement 40 pour 100 d’autunite et le reste était une matière insoluble dans l’acide
chlorhydrique.
Dans un autre échantillon qui donnait à l’analyse
46 pour 100 d’une matière insoluble avec un aspect
plus vieux et plus verdatre, il trouva que le rapport
au radium était
de 44 pour 100 et la quantité
d’hélium de 0,0:3,5 111m3 par gramme d’uranium,
c’est-à-dire une quantité qui pour se former aurait
exigé seulement 600 à 700 ans.
Enfin il ne pût même pas déceler une trace d’héliutn sur « un seul morceau de cristal presque pur,
pesant 2,5 gr. et d’un aspect si frais et si nouveau
qu’il semblait provenir directement de son eau more
dans lequel le rapport au radium était de 70 pour 100.
En présence de ces résultats et convaincu que le
résultat négatif que j’avais eu avec les autunites était
exact, parce qu’à la suite de ceux obtenus avec la carnotitc et la torbernite j’avais plusieurs fois répété la
recherche de l’hélium dans les échantillons qui paraissaient n’en avoir pas, je priai le célèbre physicien
de l’Université de Clascovv de m’envoyer les mêmes
autunites qu’il avait examinées pour m’assurer si la
méthode employée par moi ot1’rait une sensibilité
suffisante.
Ce savant, avec une grande courtoisie, pour laquelle
je le remercie vivement, m’envoya l’échantillon pulvérisé qui contenait 40 pour 100 d’autunite et qu’il
avait employé pour déleriiiiner la vie moyenne de
1. Le Radium, 7
(1910)
299.