Sur des rayons de longueurs d'onde extrêmement grandes émis par la lampe à mercure en quartz

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Submitted on 1 Jan 1911

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grandes émis par la lampe à mercure en quartz

H. Rubens, O. von Baeyer

To cite this version:

H. Rubens, O. von Baeyer. Sur des rayons de longueurs d’onde extrêmement grandes émis par la lampe à mercure en quartz. Radium (Paris), 1911, 8 (4), pp.139-142. �10.1051/radium:0191100804013901�.

�jpa-00242463�

de le faire communiquer ^avec l’instrument de _mesure,

qui, par ^sa déviation, ^{mesurait la} quantité ^{d’ions en-}

core existants. Pendant cette période ^{de 10 sec., alter-}

nativement ou il n’y avait pas de champ, ^{ou bien le} champ 3gissait. ^J’ai toujours observé dans cette der- nière condition une déviation plus petite. ^Voici, par

exemple, quelques ^mesures, effectnées avec un tube

cylindrique ayant ^deux disques perpendiculaires ^à

l’axe du tube comme électrodes, ^dont le diamètre était à peine inférieur à celui du tube. Leur distance était 2 cm, et l’air avait la pression ^de 0,02 ^{nim. Un} champ ^{de 3540} gauss dirigé parallélement ^aux disques pouvait ^{èlre créé au moment désiré.}

’l’andis _quc sa.ns champ magnétique ^{la déviation}

était 25,9, ^{elle se réduisait à} 6,9 lorsque pendant

les 10 sec. d’ïsolement le champ ^{était en action.}

J’ai fait ^dcs expériences semblables successivement

avec cinq ^{autres tubes,} ayant des formes très dine- rentes, ^avec des pressions variées de l’air intérieur,

et le résultat, bien que ^rarement aussi marqué que dans le cas rapporté, ^{a été} substantiellement le méme, c’est-à-dire _que j’ai toujours constaté que le champ

accélère la neutralisation des ions dans le tube. J’ai constaté la diminution de la déviation même après

avoir fait tourner de 90° la direction du champ.

Admettant cc résultat comme général, ^{on voit} tlu’il

n’est _pas toujours ^{d’accord avec la} prévision ^hastée

sur les déviations, ducs ^au champ, ^{des électrons en}

mouvement, car, dans c rtains _cas, ces déviations devraient retarder la neutralisation des charges.

On explique, ^au contraire, ^{assez bien la} plus rapide disparition ^{des ions sous} l’action du champ, ^{si l’on}

admet l’hypothèse ^nouvelle que j’ai proposée, ^c’cst-à-

dire l’ionisation duc ^au champ particullèrelnent près

de la cathode.

Je donnerai prochainemcnt la seconde partie ^{de ce}

travail

[Manuscrit ^reçu le ’1 cr AB’ ril 1911.]

Sur des rayons de longueurs ^d’onde extrêmement grandes

émis par la lampe ^à mercure en quartz

Par H. RUBENS et O. von BAEYER [Université de Berlin.

Laboratoire de Physique.

La pénétration ^{dans le} spectre, ^{du côté des} grandes longueurs ^{d’onde, est très} difficile par l’emploi ^de

sources dont le rayonnement ^est purement thermique.

Si la source de chaleur ne possède pas ^de propriétés sélectives, t’intensité du rayonnement dans l’étendue du spectre infra-rouge ^{décroît avec la} quatrième puis-

sance de la longueur d’onde. Cette intensité de rayon- nement croît, ^{il est} vrai, proportionnellement ^{u la} température ^{de la source, niais} l’énergie ^{totale du}

corps rayonnant, duquel ^on sépare ^ce rayonnement partiel, ^croît beaucoup plus ^vite, proportionnellement

à la quatrième puissance ^{de la} température ^absolue.

Il y a, par suite, ^à peine avantage ^{à élever la} tempé-

rature de la source.

Dans le spectre ^de grandes longueurs ^{d’onde, le}

manchon Auer s’est comporté ^{comme la source de}

chaleur la plus avantageuse, parmi ^{celles de carac-}

tère purement thermique, ^{à cause de ses} propriétés

sélectives très favorables. Mais avec le manchon Auer,

on n’est pas arriBé, jusqu’à maintenant, ^li séparer

des rayons de longueur d’onde notablement supé-

rieure à 100 p..

Dans ce qui ^{suit, nous} exposons les recherches que

nous avons faites pour étendre la connaissance du domaine infra-rouge, ^{en nous servant de sources}

lumineuses où le rayonnement ^{est émis} par un _gaz incandescent. De telles sources lumineuses sont extrè- nlell1ent sélectives, même ^si leur rayonnement ^est purement thermique. ^{Mais il faut, en outre,} compter

avec la possibilité ^d’un rayonnement luminescent

infra-rouge.

La méthode _que nous avons employée ^{est absolu-}

ment identique ^{à celle} employée récemment par M. Wood ^et l’un de _{nous, pour} isoler des rayons de

grandes longueurs ^{d’onde, et} qui ^{a été} décrite dans Le Radiuni, 1911, p. 44. Cette méthode _repose sur

l’emploi de lentilles de quartz qui, par suite de l’extraordinaire différence diiid;ees pour les rayon

calorifiques ^de chaque ^côté du domaine d’absorption

dans le quartz (1,50 ^{au lieu de} 2, 14), peuvent ^être, disposées de manière à concentrer le rayonnement ^a grande longueur ^{d’onde sur un} diaphragme ^donné,

les rayons caloriciques ordinaires étant dispersés. ^La

méthode s’appuie, ^{en outre, sur} l’absorption ^sélcctive

du quartz ^{et sur l’effet de} certains écrans placés ^au

centre du faisceau. (Pour ^avoir plus ^{de détails sur}

les particularités de la méthode et des appareils employés, ^se reporter ^au mémoire cité plus haut.)

Comme _sources, nous avions d’abord employé ^de puissantes étincelles condensées entre électrodes de

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191100804013901

zinc, de cadmium, ^de fer, d’aluminium, ^de platine ^et

de bïsmuth; ^on employait pour l’excitation ^{un induc-}

teur de 40 _cm, parcouru par ^{un courant} alternatif,

avec un gros enroulement secondaire. Il ne nous est

jamais ^{arrivé d’avoir un} rayonnement sensible dans la

portion considérée des grandes longueurs ^{d’onde. Nous}

n’avons pas ^eu plus ^{de succès en} employant ^{un arc à}

électrodes de charbon, ^aussi bien avec des charbons Bremer qu’avec des charbons à àme de fer, quand ^la

recherche était limitée au rayonnement ^{de l’arc}

méme. Cependant, ^nouw ’recevions ^{dans ces deux der-}

niers cas, de petites impulsions irrégulières ^dans

notre microradiomètre, qui provenaient ^{sans doute du} rayonnement ^à grande longueur d’onde; ^{mais il n’est} pas invraisemblable que ^ce rayonnement ^{soit dû à} des particules ^solides émises par l’arc. Les effets observés n’étaient ni suffisamment réguliers, ^{ni suffi-}

sanlment intenses pour permettre ^{une étude} plus approfondie.

En employant ^une lampe ^à mercure en quartz,

nous avons eu un rayonnement ^de grande longueur d’onde, relativement très intense, ^en particulier ^en

augmentant ^la consommation d’énergie ^{dans la} lampe

Pour un débit de 4 ampères ^{sous 100 volts, sur un}

arc d’environ 80 mm, ^nous avions une impulsion ^de plus ^{de 50 mm, à notre} microradiomètre. Même

quand ^la lampe ^brûlait longtemps, la déviation res-

tait tellcment constante, qu’on poovait ^{la mesurer à}

des fractions de centième.

Quelques recherches prélinlinaires ^nous apprirent

que le rayonnement ^{de la} lampe ^{à mercure observé}

ainsi possédait ^une constitution très différente de celui du manchon Auer, ^{dont la} longueur ^d’onde

1. Unc lampe ^à amalgame ^contenant 60 pour 100 de mercure, 20 pour 100 de plomb ^et 2U pour 100 de bismuth donnait

approximativement ^les mêmes résultats.

2. Lame de clivagc ^brute.

moyenne était, ^{dans les mêmes} conditions, ^d’environ 107 _03BC. Nous avons trouve, _par exemple, qu’une ^lame

de quartz, ^de 14,66 ^mm. d’épaisseur, laisse passer environ 46,6 pour 100 dn rayonnement isolé, quand

on se sert de la lampe ^de mercure, et seulement 21,7 _pour 100, quand ^on emploie ^{le manchon}

Auer.

Dans le tableau ci-dessus, ^{on a} rassemblé, pour ^un

grand nombre de substances, ^la transparence ^des rayons isolés, ^au moyen de lentilles de quariz, par

l’emploi ^{des deux sources} lumineuses : D, pour le manchon Auer, D, pour la lampe ^{de mercure.}

Le tableau contient, ^{dans la colonne} D,, ^{la trans-}

parence pour les ^mêmes substances, des rayons de ^la

lampe ^{à mercure filtrés à travers une lame de} quartz

amorphe ^{de 2 mm} d’épaisseur. ^{Il est évident} que le

rayonnement ^{de la} lampe ^{à mercure doit se} Colllpo-

ser de deux parties, ^l’une provenant ^des parois

chaudes de quartz ^{et l’autre émise} par la vapeur de

mercure. Pour purifier ^{cette dernière} portion, ^nous

avons d’abord employé ^{un filtre de quartz fondu.}

Plus tard, nous avons trouvé qu’un filtre de carton noir était encore meilleur pour l’isolement du rayon- nement partiel envoyé par la vapeur de ^mercure.

Nous avons donné dans la dernière colonne D, ^du tahleau, le résultat des mesures de transparence obtenues ^en employant ^{comme filtre un carton noir}

de 0,58 ^{mm. à la} place ^du quartz amorphe.

L’examen du tableau montre immédiatement _que pour la ^même substance, les valeurs de D, D2 D5 D,

vont en croissant. Comme il s’agit ^ici de substances

comme le quartz, ^la iluorine, le sel gemme ^et la syl-

vine, dont le domaine d absorption ^{se trouve vers les} longueurs d’onde relativement courtes, ^cet accroisse- ment indique ^une augmentation ^{de la} longueur ^d’onde

moyenne du rayonnement considéré. Il est aussi à remarquer que le rayonnement ^émis par ^la lampe ^à

mercure possède ^une longueur ^d’onde moyenne plus grande que celui émis par le manchon Auer et que, filtré à travers du papier ^{noir, sa} longueur ^d’onde

moyenne ^est supérieure ^{à celle du} rayonnement ^filtrés

à travers du quartz amorphe. ^Les propriétés ^du papier ^{noir ou du carton noir} conduisent encore plus

certainement ^aux mêmes conclusions, ^{car dans de tels} milieux, l’affaiblissement du rayonnement provient

surtout de la diffusion et la transparence ^{doit croitre} fortement ^avec la longueur ^d’onde.

Mais l’augmentation ^{de la} longueurs d’onde moyenne,

qui provient ^du rayonnement ^{de la} lampe ^{à mercure}

par l’intercalation de filtres de quartz amorphe ^{ou de}

carton noir, _repose ^{à notre} avis, ^{sur ce} que le rayon- nement à courte longueur d’onde des parois ^{de quartz} qui ^se comportc ^{comme celui} du manchon Auer, ^est

absorbé à travers ces filtres beaucoup mieux quc le

rayonnement ^à plus grande longueur d’onde de la va-

peur de mercure.

L’extraordinaire transparence ^du quartz pour les rayons considérës ici est du plus ^haut intérêt. Si on

calcule, d’après ^les transparences pour ^une lame de quartz ^de 41,7 ^mm d’épaisseur, ^taillée normalement à l’axe, ^{la constante} d’absorption :

où cl désigne l’épaisseur ^{de la lame en} millimètres, D’, ^la transparence corrigée ^{de la} perte par réflexion,

on trouve pour la série de rayons employés ^{ici :}

ql ⁼ 0,044 ; q2 ⁼ 0,026; q3 ⁼ 0,0089; q,. ⁼⁼ 0,0057 On _{voit que} les rayons de ^la lampe ^{à mercure filtrés}

à travers du carton noir doivent traverser une lame de quartz environ 8 fois plus épaisse pour que leur intensité d’émission soit diminuée dans le même

rapport que celle des rayons ^émis par le manchon Auer. Les proportions ^{sont les mêmes} pour le quartz amorphe ; pourtant ^le pouvoir absorbant pour ^ces

sortes de rayons ^{est environ} 20 fois plus grand que pour le quartz cristallisé.

he verre et le mica semblent appartenir ^au groupe de substances comme la fluorine, ^{le sel} gemme, la

sylvine ^{dont la} région d’absorption ^{est située à une} longueur ^d’onde inférieure à 100 u. La forte transpa-

rence des corps isolants connus, la paraffine, ^l’ébonite

et l’ambre, ^nc présente ^{rien de} surprenant, pas plus

que la faible absorption du diamant et du sélénium.

l,’eau possède, pour les radiations émises par la

lampe ^à mercure, surtout après filtration à travers du

quartz amorphe ^{ou du carton noir, un} pouvoir ^absor-

bant beaucoup plus faible que pour ^les radiations émises par le manchon Auer. De mènie, la réflexion à la surface de l’eau ne peut pas être très considérable,

car les valeurs de la constante d’absorption q ^calculées

sans tenir compte ^du pouvoir réflecteur à l’aide des résultats donnés par deux épaisseurs différentes con-

cordent suffisamment, ^ce qui ^serait impossible s’il y avait une perte ^notable par réflexion.

Il faut donc admettre, _par suite, que l’eau possède

encore pour ^cette région ^du spectre, ^{un indice faible} qui ^se rapproche davantage de la valeur observée dans le spectre visible que de la racine ^carrée de la constante diélectrique pour les oscillations lentes.

Comme les mesures d’absorption ^ne peuvent ^don-

ner aucun résultat quantitatif ^{sur la} longueur ^d’onde

moyenne de la radiation observée, nous avons cherché à mesurer les longueurs ^{d’onde avec} l’interféroniètre

déjà ^souvent employée Les courbes d’interférence obtenues sans l’emploi de filtres avec la lampe ^{à mer-}

cure en quartz, ^{montrent un} caractère très irrégulier.

On reconnaissait toujours qu’une radiation de lon- gueur d’onde moyenne â peu près égale ^à celle donnée 1. Une division du tamhnur de t’intcrtèrometre vaut 5,25 03BC.

par le brûleur Auer par ^cette méthode, ^formait la par- tie principale ^{de la} radiation examinée. Mais déjà par l’introduction d’une lame de quartz ^{de 15 mm, la}

courbe changeait ^{aussitôt. Le} premier ^minimum qui

avait lieu pour des _rayons non filtrés lorsque l’épais-

seur de la lame était d’environ 5 divisions du tambour

(26 03BC), ^se produisait pour ^une épaisseur ^d’environ

8 divisions. En portant l’épaisseur ^{de la lame de} quartz interposée ^{à 42 mm, le} premier ^{minimum se} produisait ^alors pour ^une distance des lames de l’in- terféromètre d’environ 13 divisions (65 03BC).

En même temps la courbe d’interférence présentait

une forme beaucoup plus continue. Les maxima et les minima irréguliers, ^{observés au début,} avaient pres- que complètement disparu ^et à côté du minium cité plus ^haut pour i3 divisions, ^{il se} produisait plus

loin dans plusieurs ^séries d’expériences ^{un maximum}

faiblement marqué.

Une telle courbe d’interférence est représentée ^dans

la figure (courbe ^{a). La courbe b a} été obtenue après

Fig. 1.

l’intercalation d’une lame de quartz amorphe de

2 mm d’épaisseur ^{et la courbe c} par l’interposition

d’une lame de carton noir de 0,4 ^{mm.. La courbe c}

montre le plus nettement, le caractère ondulatoire.

Le minimum se trouve pour ¹⁵ divisions, ^{et le maxi-}

mum, vers 50 division, ^{est un} peu plus fort que dans les autres courbes. Une détermination exacte de

ces points ^est extrêmement difficile, ^{même dans cette}

courbe. On â ^{en tout cas, le} droit d’admettre _que le rayonnement ^{filtré a travers du carton} noir contient

une plus grande proportion ^des rayons de grande ^lon-

gueur d’onde que celui qui ^a été filtré dans du quartz.

Nous avions tiré cette conclusion des résultats du tableau d’absorption.

Les résultats des ^mesures à l’interféromètre ne

permettent pas de résoudre la question de savoir s’il

s’agit, ^{dans ce} rayonnement ^à grande longueur

d’onde, ^de plusieurs radiations homogènes ^{de lon-}

gueurs d’onde différentes, comme on devait on avoir

en employant ^un rayonnement luminescent de la w-

peur de mercure, ^ou bien d’un rayonnement qui

s’étend sur une plus grande région ^du spectre, ^comme cela arrive pour la plupart des corps ^à rayonnement purement thermique.

Par contre, ^on peut conclure sûrement de nos mesures qu’une grande partie ^{de ce} rayonnement ^émis

par la vapeur de ^{mercure, a une} longueur ^d’onde

moyenne d’environ :

Pour prouver que ^cette radiation de longueur

d’onde extraordinairement grande ^{est énlise} par ^la vapeur de mercure et non par le ^tube de quartz ^de la lampe, ^on peut ^{encore faire le} raisonnement sui- vant : il a été dit, ^au début, que l’intensité du rayon-

nement d’un corps noir décroît ^{avec la} quatrième puissance ^{de la} longueur d’onde; ^le quartz amorphe qui, ^{vers k = 100 03BC, se} comporte ^{comme un} corps noir, ^émet donc, _{pour les} longneurs d’onde trois fois

plus grandes, la ^81e partie de l’énergie qu’il ^{émet vers}

100 _p. Alais un tel rayonnement ^{faible ne} peut pas ^être observé pour la température relativement basse de

l’enveloppe ^de quartz. ^{Nous avons} pu ^montrer aussi

expérimentalement ^{que le} rayonnement observé, ^de grande longueur ^{d’onde, vient} de la vapeur de ^mercure mêmc, ^{en mesurant} l’intensité du rayonnement, pcu de temps ^{avant ou} après l’interruption ^{du courant de}

la lampe. ^En introduisant un filtre de carton, l’inten-

sitf du rayonnement ^tombait, immédiatement après l’ouverture du courant, à environ 50 _pour 100 de la

valeur initiale, ^et diminuait ensuite lentement. En faisant la même expérience, ^sans interposer ^{de filtre,}

on ne pouvait remal’quer ^une diminution que d’en- viron i0 pour 100, après l’ouverture du courant.

On peut considérer comme démontré le fait que la

lampe en mercure incandescente émet un rayonne-

ment de grande longueur ^{d’onde; il reste à savoir s’il} s’agit ^d’un rayonnement thermique ^ou d’un rayon- nement de luminescence’. D’après ^{les mesures de}

MM. Küch et Retschinsks2, ^la température ^{dans la}

vapeur de la lampe ^{à mercure, sous haute tension,}

peut ^atteindre plusieurs milliers de degrés. ^{Dans ce}

cas, il n’est pas impossiblc que ^ce soit un rayonne-

ment thermique ^de grande longueur ^{d’onde, si la}

vapeur de ^mercure possède, ^{dans cette} région ^du spectre, ^une absorption sélective considérable.

Le résultat essentiel des recherches ci-dessus ^est d’avoir isolé, du rayonncment ^{de la} lampe ^{à mer-}

cure, les rayons d’environ 0,5 ^{mm de} longueur d"onde.

avec une intensité suffisante pour rendre possible

l’étude de leurs propriétés. ^{On étend ainsi l’infra-}

rouge d’une octave et demie.

[Manuscrit reçu le 2a mars 19111.

[Traduit de l’allemand par Jules Roux].

1. ll reste encore l’hypothèse qu’il s’agit ici d’ondes llerliionues mtrcmcment courtes. Cette hypothèse ^{ne nous} semble pomtant

pas probable, l’espace parcouru par le ^{courant ne contenant} pas de corps qui pourraicnt servir d oscillateurs.

2. liücii et RETSCHINSKY, Ann. d. Ilhys., ^{22 ’ 11H07! 393.}

Sur la réalisation d’un rayonnement ^matériel

d’origine ^purement thermique. Cinétique expérimentale

Par L, DUNOYER

[Faculté des Sciences de Paris.

Laboratoire de Mme CURIE.]

Au cours des recherches que j’ai publiées ^ici

méme ¹ sur les _rayons cathodiques que l’on peut obtenir ^au moyen de cathodes recouvertes de gouttes métalliques ^très petites (gouttes ^{de métal alcalin en} particulier, j’avais remarqué que lorsqu’on ^distille

11 n métal alcalin dans un vide très soigné, ^{la conden-}

ation ne se produit pas toujours conformément au

principe ^{de Watt ou de la} paroi ^{froide, mais sur cer-}

taines parois possédant ^{une situation} particulière par rapport ^{a la} partie ^{chauffée. Des obstacles convena-}

blement disposés, ^tels que les électrodes, ^étaient susceptibles ^de portér ^{sur la} paroi des ombres

nettes.

1. Le Radium, 7 (1910) ^300.

L’étude de ce phénomène ^{m’a conduit a fixer une} technique qui permet ^{d’isoler un} faisceau de parti-

cules matérielles, probablement ^de molécules, ^ani-

mées de vitesses toutes parallèles ^{entre elles. Ce}

faisceau réalise, ^en somme, ^ce que M. Poincaré ^a

appelé ^{un gaz à une} dimension. Ce véritable rayon-

oement matériel se propage ^rn ligne droite dans le vide et peut donner des ombres parfaitement ^nettes après ^un parcours ^assez long. ^{Je ne connais} pas ^en-

core les limites de ce parcours mais j’ai pu le réaliser aisément sur une longueur ^d’une vingtaine ^{de centi-}

mètres. L’objet ^de cette note prélén1inaire ^{est de}

décrire le phénomène ^et d’indiqner ^les principales

directions qu’il ^{semble ouvrir à des} recherches etpé-

rimentales sur la cinétique ^des gaz.