Sur un nouveau spectre d'absorption de l'oxygène dans l'ultra violet extrême

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Submitted on 1 Jan 1914

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Sur un nouveau spectre d’absorption de l’oxygène dans l’ultra violet extrême

Léon Bloch, Eugène Bloch

To cite this version:

Léon Bloch, Eugène Bloch. Sur un nouveau spectre d’absorption de l’oxygène dans l’ultra violet ex-

trême. Radium (Paris), 1914, 11 (4), pp.97-100. �10.1051/radium:0191400110409700�. �jpa-00242642�

MÉMOIRES ORIGINAUX

Sur un nouveau spectre d’absorption

de J’oxygène ^dans l’ultra violet ^extrême

Par Léon et Eugène ^BLOCH [Laboratoire d’enseignement, physique ^{à la} Sorbonne.]

On sait depuis ^{les travaux de V. Schumann.} que la limite extrènie du spectre ultraviolet, ^tel qu’on peut

t’observer avec un spectrographe ^en quartz, ^{est déter-}

minée principalement par l’absorption de 1 air. Dési-

reux surtout de prolonger ^le spectre ^{aussi loin} que

possible ^{du côté des courtes} longueurs ^{d’onde, Schu-}

mann ne s’est _pas préoccupé spécialement d’étudier le début de la région d’absorption de l’air. Il a montré que dans les conditions ordinaires on a une absorp-

tion totale immédiatement après ^le triplet ^{extrême de}

l’aluminium (1852 ^F. A.). Lorsque l’épaisseur ^d’air

traversée par les _rayons est 50 cm environ, les cliclés du spectre ^du tungstène s’étendent, quand ^on pose

longtemps, jusqu’à ^{2,5 mrn au delà de la limite indi-} quée ; ^si l’épaisseur ^{d’air est réduite à 1 cm, il suffit}

d’une _{pose dix} fois plus ^courte pour prolonger ^le spectre ^{deux fois} plus ^{loin 2.}

Au cours de nos recherches sur le spectre ^ultra- violet extrême nous nous sommes servis d’un spectro- graphe ^en quartz ^a grande dispersion ^{où la} longueur

de la colonne d’air traversée par les rayons ^{était néccs-} sairement très notable. Comnie de plus ^on projetait l’image ^{de la} source sur la fente du spectrographe

suivant la méthode de Lockyer, ^on augmentait ^encore l’épaisseur ^d’air qui atteignait ^{au total J 20 cm. L’ab-} sorption ^du quartz, jointe ^à 1 absorption ^{de 1 air,} explique ^{que dans nos} expéricnces ^nous n’ayons jamais dépassé la raie 1852 de l’aluminium. Pour atteindre cette limite nous avons dû faire usage de

placlues préparées spécialement ^{suivant la} technique

de Schumann.

Les étincelles oscillantes dont nous avons photo- graphié ^les spectres étaient fournies par ^{un trans-} lôrmateur de résonance, ^{associé à une} capacité ^de

0,01 nlicrofarad, ^et réglées par ^uiie self primaire

suivant la méthode de M. Hemsalech. Dès nos prc- miers essais sur l’élincellc de bismuth, nous avons

été frappés du fait que la raie très forte 1903, qui

1. B. SCHUMANN I ulmu d)c Photograpohie ^(t’r ischstrablen Kleinster Wellenlange Sitzb. d. Akad. d. Wiss. in When.

102. IIA (1893 413).

2 Ilid., P ite!). r

apparait simple ^avec des poses courtes, s’accom- pagne, lorsqu’on pose longtemps, ^d’un nombre crois- sant de raies satellites. Ces raies, ^{dont la} longueur

d’onde est plus grande que celle de la rate principale, présentent ^une disposition remarquable : ^{leur lar-}

geur ^et l’écartement de leur partie ^{centrale vont en}

croissant régulièrement, ^{de sorte} qu’elles ^donnent

dans leur ensemble l’impression ^{d’une bande} estonlpéc

Ners le rouge. En même temps, ^{du côté des cour tes} longueurs d’onde, la raie 1903 apparaît ^{comme très} élargie, jusqu’à occuper l’espace ^de plusieurs ^angs-

troms.

Un effet du même genre, ^mais beaucoup plus marqué, ^s’observe quand ^on emploie l’étincelle J’alu- minium. Avec des poses de ^courte durée, ^{cette étin-} celle ne donne sur nos clichés que les trois raies

classiques ^{1990, l9ai et} 1862. Mais quand ^{on fait}

des poses de plusieurs ^{heures, il} apparaît ^{entre ces}

raies tout un système ^débandes régulières, ^{dont 1 une}

coïncide exactement avec celle que donne l,’ bismuth.

Seulement, ^alors que l’étincelle de bismuth fournit

une bande de 6 ou 7 raies ati plus, ^{la même bande} pjut ^être poursuivie ^{jusqu’au terme} du 14e rang lors-

qu’on emploie ^une forte étincelle d’altlniuiiil.

Les de cadmium, d’étain, ^de thallium, le cratère positif ^{de l’arc au cllarbon donnent c’n tout}

ou C’U partie ^{Il’ même} systeme le bandes. Mais la

répartition des intensités dune bande a lautreou à l’intérieur d’une même l’ande, ^t’t par suite l’aspect

due ^ces bandes, dépendent essentiellement de

la source employée. ^{Si l’on ne} s’en rapporte qu’aux

intensités, les mêmes bandes qui paraissent ^{dan, un}

cas dégradées ^vers le rouge pewent paraître ^ailleurs

degradées vers le violet ou encore présenter ^{vers leur}

milieu un maximum d’intensité. Certaines fractions de bandes, très intenses dans certains lichés. pcu- vent être absentes dans d’autres.

Malgré ces très grandes variations dïI1tellsitl’. les

bandes restent toujours identiques comme structure

Lt

geurs des raies qui les composant

leur tête tournée vers les petites d’ondes et

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191400110409700

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sont estompées ^vers le rouge. D’autre part ^{elles sont} rigoureusement superposables d’un cliché u 1"aiitre.

Cette circonstance nous a paru indiquer que l’origine

en devait ètre recherchée, ^non dans les métaux parti-

culiers entre lesquels ^éclate l’étincelle, ^{mais dans}

le milieu _gazeux (air) ^{où elle se forme.}

Grace à la forte dispersion ^{de notre} spectrographe (1,6 angström par ^mm environ) ^on remarque ^aisé-

ment sur les clichés que les raies noires dont ^est faite

chaque ^{bande et qui sont} relativement fines vers la tète de la bande vont en s’élargissant progressivement

et finissent _par occuper ^un espace de plusieurs ang- stroms. Ces dernières raies très élargies gardent ^une

intensité unifurme dans toute leur étendue et cessent tout à fait de ressembler à ce qu’on ^{a coutume d’ob-}

tenir comme raies d’émission . D’autre part. ^{les inter-}

valles clairs qui sillonnent chaque bande deviennent

au contraire d’autant plus ^fins qu’on s’éloigne ^davan-

tage ^{de la tète} de bande. Cette circonstance, jointe

aux particularités signalées plus ^{haut, nous a amenés}

à interpréter les faits d’une façon nouvelle. Les raies noires qui ^{se trouvent sur les} négatifs ^{ne sont} pas des raies d’émission proprement ^{dites : ce sont des} parties ^de spectres ^continus n’apparaissant qu’aux

très longues poses 1. Les intervalles blancs qui ^les séparent ^{sont des raies} d’absorption de l’air. En

regardant ^le spectre ^{comme un} spectre ^{de bandes} d’absorption, ^on concilie d’une façon satisfaisante des variations d’aspect qui paraissent inexplicables ^autre-

ment.

Notons toutefois qu’il ^semble possible ^au premier

abord de faire une autre hypothèse, ^c’est celle d’une tluorescence de l’air. Dans cette hypothèse ^{les raies}

noires observées sur les clichés seraient bien dues à

l’air, ^rendu fluorescent par les rayons de Schumann.

Cette façon ^{de voir est} celle de M. Steubing2, qui ^a

obtenu des apparences ^assez semblahles ^aux nôtres en

employant ^{l’arc au} mercure en quartz. L’interprétation

de Steubing, partagée par d. Stark3, ^a paru ^{recevoir une} certaine confirmation des recherches ultérieures de

Steubing ^{lui-même 4,} qui ^{ont mis hors de doute la}

tluorescence du soufre, du sélénium et du tellure. La fluorescence de ces éléments, qui ^est visible pour ^le tellure et le sélénium. ultraviolette pour le soufre.

laissait admettre pat-analogie ^une fluorescence de l’oxygéne dans l’ultraviolet extreme. Malgré ce que

1. M GOLY .1 l,’ pu ^m signalé 1. elargissement progressit ^dt!,

rares d’ emission un all ^{en un spectre continu. Voir Ann.}

Chim. Pllli’.. ^{18 1879 76.}

:!. «. SIEUBING. Tluoreszenz und Bandenspektra des Sauer- stotls These AIX-la-Chapelle ^{Inn. ri.} Phys., ³³ (t9t0) 553.]

3. J. STARK. Utraviotettc Emissionsbanden des ein ^zwei i und- dreiatomizen Sauerstothmolekuls. [Ann. d. Phys., ⁴³ (1914 319).]

4. W. SIEULING. I luoreszenz der Hemcntc in der 6 Gruppe

des pres her Systems Schwefel, Sel en; Tellurdampf). [PhY8.

Zeitsc 14 1U15 S87.J

cette analogie peut ^{avoir de} séduisant, ^les conclusions de Steubing concernant l’oxygène ^{ont fait} l’objet ^de

réserves de la part ^de hm-ser ^{1 et de} Lyman ^2. Kayser

considère comme très douteuse la fluorescence de

l’oxygène ^dont parle Steubing ^et de l’examen même des reproductions publiées par Steubing ^{il conclut}

que l’aspect ^des clichés fait songer à ^un spectre d’absorption. ^{C’est aussi} l’opinion ^vers laquelle ^semble

incliner L) man, qui ^{a trouvé, au} moyen de son

spectrographe ^{à réseau,} que la raie 1849 du mer- cure peut occuper jusqu’à ⁵⁰ angstrüms lorsqu’on opère dans le vide mais est sillonnée de raies d’ab-

sorption ^sitôt qu’il y ^a de l’air interposé. ^{Des obser-}

vations bien concordantes avec les précédentes ^avaient déjà ^été faites par Schumann lui-même 3.

Nous avons tenu à démontrer directement qu’il ^est impossible d’attribuer le spectre ^décrit plus ^{haut à}

une fluorescence de l’air dans la région comprise

entre 2000 et 1850. A cet effet nous avons employé

un arc au mercure en quartz, (modèle ²²⁰ volts)

fermé par ^une fenêtre de quartz plane perpendiculaire

a la longueur ^{de l’arc. Avec cette source} d’une inten- sité remarquable ^{sous le} régime normal de 5 ampères

on peut faire deux expériences comparatives. ^{Dans la} première ^on éclaire directement la fente du spectro- graphe ^en plaçant ^l’arc parallèlement à l’axe du colli-

mateur et projetant ^{sur la fente, au} moyen d’une lentille de fluorine, ^une région détern1inée de la colonne lumineuse ; s’il y ^a fluorescence de l’air, ^on

doit obtenir ^sur la plaque photographique, ^{entre les}

raies peu nombreuses de l’arc au mercure dans cette

région, ^{les bandes de} fluorescence. Dans une seconde

expérience ^on place ^l’arc perpendiculairement ^au spec-

trographc, ^et masquant la lumière directe on projette

sur la fente de l’instrument l’image ^{de la} région

extérieure immédiatement voisine de la fenêtre; ^on doit obtenir alors les bandes de fluorescence seules.

En réalité, ^avec le second montage, ^{nous n’avons} pu obtenir aucune trace de bandes même en prolongeant

la pose jusqu’au-delà de 8 heures. Par contre, lors-

qu’on ^éclaire directement, les bandes viennent très nettement en 4-5 heures. Il semble bien difficile de concilier ce résultat avec l’existence d’une fluorescEnce de l’air dans la région ^en question.

Les bandes observées _par Steubing ^{sont au nombre}

de cinq. ^Voici, d’aprè; ^{1 auteur, les} limites de lon- gueurs J’un de entre lesquelles ^{elles sont} comprises :

Bande I : 1831,2 a 1843,3 A.

II : 1848,0 ^à 1863,5

III : 1864,0 ^à 1881,3

1. V. K Lur Spektroskopic des Saucrstoffs. [Ann. d.

Phys., ^{34 458. et} 35 608. V. aussi la réponse ^{de Steu-} hing. ^{ihÙI.. 34-1003.}

2. Th. Lw w. The Spectra ^of Mercury ⁱⁿ tlie Schumann region Astroph. Journ., 1913 284.

3. Loc. cil. 4i7 ut 469.

Bande IV : 1882,0 ^à 1899,4 ^{U. A.}

2013

V : 1900.0 à 1919,2

Seules les bandes II et III ont pu ^être soumises à des mesures détaillées.

Parmi ^ces bandes, les trois premières ^{ont aussi été}

ohtenues (avec de> poses très longues) ^en cmpluvant

comme source un tube à oxygène. ^{Aussi M.} Steubing

estime-t-il les avoir caractérisées en émission. Les deux dernières n’ont pu être observées qu’en photo- graphiant ^{l’arc au mercure,} c’est-à-dire, d’après ^Steu- bing, ^en fluorescence. ^{Dans notre} façon ^{de voir,}

toutes ces bandes sont des bandes d’absorption ^{et les} longueurs ^d’onde qu’il convient de déterminer sont non pas celles des raies larges ^obscures, mais celles des raies fines brillantes. On arrive de la sorte à identifier aisément la bande III de Steubing ^{avec unc}

de celles qui fiburent ^{sur nos clichés cause des} pertes ^de lumière très considérables ^dans notre spec-

trographe, ^{nous n’avons} pu ^retrouver les bandes extrêmes 1 et II qui paraissent ^{coïncider avec les}

bandes continues signalées par Schumann. Mais grâce

à la forte dispersion ^{dont nous} disposions, ^{il nous a}

été possible ^{de retrouver} les bandes IV et V parfaite-

ment résolues. De plus nous avons obtenu deux bandes entièrement nouvelles, que ^nous désignerons par VI et

YII, s’étendant respectivement ^{de 1923,4 à 1956,5}

et de 1946,5 ^à 1957,4; ^{ces bandes sont elles aussi}

résolubles en raies se prêtant convenablement à des

mesures. La raie 1957, qui ^{est la moins} réfrangible

Fig. 1.

de la bande 1°lI, ^{nous a semble} marquer Je début de

l’absorption ^{de l’air dans la} région ultraviolette extrême. I,a figure ci-jointe reproduit ^{en Braie gran-}

deur l’un de nos clichés obtenu ai«c l’are au mer-

cure, et au-dessous le positif correspondant ^dans lequel ^{les 1),iiide,} d’absorption ^ont pris l’apparence ^de

bandes d’emission.

Il ctdit intéressant d’ rechercher 1 II regularité apparente des bandes d’absorption ^t’lad suffisante pour permettre ^{de les} représenter par ^une formule.

Nous avons détermine les longueurs ^{d’onde de toutes}

les raies des différen tes bandes en pbotograpbhnit ^sur

le même cliché les bandes et les raies 1990. 1935 t

1 86C de l’aluminium (reproduites ^sur loi figure. 11h.’

formule d’interpolakion hyperbolique ^{de Cornu nous et}

Tableau 1.

permis de déduire des mesures faites

les longueurs d’ondes rapportées à

1 oo

en unités d’angström. ^L’erreur probable ^{de ces dé-}

terminations est inférieure à 0, ¹ angstrôm.

Voici l’ensemble des résultats obtenus. Dans le Tableau 1 ci-contre, la première colonne contient les

longueurs ^{d*onde mesurées} directement, la deuxième donne les longueurs d’onde calculées par ^une for- mule du type ^de neslandres, ^{saioir :}

La troisième colonne contient les écarts entre les nombres oljservés et calculés.

L’observation directe de la tête de cha lue hande n’a pas pu ^être faite avec précision, ^{et a même été} impossible pour ^la bande III.

Voici cependant ^les longueurs ^d’onde approchées

que nous avons obtenues pour les têtes des ^autres bandes : 1881,62-1901,74-1923,47 - 1946,57.

On voit sur le tableau _que l’accord est très satis- faisant entre les longueurs ^{d’onde mesurées et calcu-}

lces. Les valeurs numériques ^des constantes a et b de ln formule de Deslandres et les valeurs du nombre entier m pour les bandes successives sont contenues

lai ^s le tableau Il.

La petitesse des variations (d’ailleurs régulières)

de la quantité ^b quand ^on passe ^d’une bande à la sui- Bante mérite d’être remarquée.

Tableau II.

Quant ^a l’allure des variations de a, qui ^corres- pond ^{assez bien à une} progression arithmétique, ^elle

est d’accord ^avec la seconde loi de Deslandres assi-

gnant ^{aux tètes de bandes un} arrangement ^semblable

à celui des raies d’une même bande.

Nous pensons avoir ^montré par ^ce qui précède que les spectres de bandes fournis par différentes ^sources lumineuses dans l’ultraviolet extrême sont non pas des spectres ^de fluorescence mais des spectres ^d’ab- sorption de l’air. Il est hors de doute d’après ^{les ré-}

sultats classiques de Schumann et de Lyman que, des divers constituants de l’air, ^c’est l’oxygène qui

intervient ici pour produire l’absorption. ^{Cette ab-} sorption, qui ^est presque totale dans l’ultraviolet de Sclumann, ^se manifeste d’abord _par un spectre ^de

bandes commençant ^{vers la} longueur d’onde 1957.

[Manuscrit reçu le 27 avril 1913.]

Sur l’analyse ^des substances radioactives par sublimation

Par C. RAMSAUER

[Institut radiologique de l’Université de Heidelberg.]

On manquait jusqu’ici ^de méthode pour déterminer

quantitativement dans des substances faiblement actives, par exemple dans les boues thermales, ^{le ra-} dium, le thorium et l’actinium juxtaposes. ^{La méthode}

op,,- rayons y de Bulherford ne mesure que l’acti-

vité ; ^{totale, sans} égard ^au produit ^dont elle dérive.

La méthode d’émanation de A. l3ecker donne bien une

valseur quantitative ^{pour- la teneur en radium, mais} néglige le thorium et l’actiniun1; ^{enfin une} séparation chimique ^{suivie d’un} dosage ^des substances isolées,

dans la mesure où cette séparation ^est possible ^entre

substances partiellement identiques ^au point ^{de vue} chimique, exigerait lorsqu il s agit ^de corps faible-

ment actifs une dépense de matière et de travail dis-

proportionnée ^{au but} pratique poursuivi.

Il reste encore la possibilité ^{de faire} appel pour

l’analBse ^{aul courbes} caractéristiques ^de disparition

de l’activité induite. Cette idée ^a déjà ^{été utilisée}

antérieurement mais ne pouvait ^{conduire au but tatlt}

que ^le point ^de départ des déterminations était l’éma- nation seule, ^{car les} proportions d’émanation sont

trop différentes dans les trois séries radioactives.

Tandis _que le radium avec son émanation de longue

durée et par suite présente ^{en abondance} fournit faci- lement des activités induites suffisantes, l’émanation extraite du thorium et de l’actiniurll est si peu abon- dante que ^{même si} les trois substances sont présentes

en proportion ^à peu près égale la courbe de désacti- vation du radium n’est moditiée _{que très} faiblement ;

tout ^au plus ^la présence du thorium se manifeste-t- elle par ^{la chute} plus lente des courbes vers la fin.

Ajoutons que si l’on extrait les émanations de solu- tions aqueuses il N ^{a des causes d’erreur} secondaires,

occlusion de l’émanation dans les parois, mouiltage

variahle des parois ^du récipient ^{de mesure} qui ^doit

être identique ^au récipient d’extraction à cause

de la rapide désintégration de l’émanation de l’ac-

tinium.