Sur les phénomènes magnéto-anodiques

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Submitted on 1 Jan 1916

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G. Gouy

To cite this version:

G. Gouy. Sur les phénomènes magnéto-anodiques. J. Phys. Theor. Appl., 1916, 6 (1), pp.221-227.

�10.1051/jphystap:019160060022100�. �jpa-00241968�

221

SUR LES PHÉNOMÈNES MAGNÉTO-ANODIQUES ;

Par M. G. GOUY.

~1. L’attention s’est portée depuis longtemps ^{sur les} phénomènes présentés par la cathode dans les gaz très raréfiés, ^en présence

d’un champ magnétique. J’ai observé que, dans les ^mêmes condi-

tions, ^{l’anode est aussi le} siège ^d’effets caractéristiques, ^dont je ^vais

donner un aperçu (~).

Dans ces expériences, ^{il est} essentiel d’éviter la présence près ^de

l’anode de rayons magnéto-cathodiques, issus, ^soit de la cathode

elle-même, soit des cathodes secondaires produites ^{sur la} paroi ^de

verre. Il est préférable, ^sinon indispensable, ^de garnir ^{toute la} paroi

de l’ampoule d’une feuille de métal, ^{reliée à la} cathode, ^{ou bien} iso- lée, qui ^est percée ^de fenêtres pour l’observation (~).

2. Régime spirale.

^{Avec un} champ tiodéré, ^{on voit souvent}

une spirale partir ^{de l’anode} (3), pour aller rejoindre ^{la cathode} (qui ^{est ici une toile} métallique). ^Le plan ^{de la} spirale ^{est normal}

au champ ; ^{son sens, en} partant ^de l’anode, ^{est celui du courant ma-} gnétisant. ^{Avec des} champs plus faibles, ^la spirale s’élargit, ^{et, si}

elle est obligée de suivre quelque temps ^la paroi ^{de verre avant}

d’arriver à la cathode, ^{elle se} transforme sur toute sa longueur

(1) ^Les expériences ^{sont faites au} moyen d’un électro-aimant de Rhumkorff, ayant des noyaux de 8 centimètres et ^un entrefer de 9 centimètres en général. ^Le champ, ^{vers son} milieu, ^{est assez} uniforme pour qu’aucun ^{des effets décrits} plus

loin ne puisse ^{être attribué au défaut} d’uniformité.

L’ampoule à vide est une cloche de 6 à 8 centimètres de diamètre, ^à parois

minces et régulières. Elle est fermée par ^un couvercle de verre muni de tubu- lures rodées, ^où des pièces interchangeables permettent de réaliser rapidement

des dispositions ^diverses.

L’observation se fait, ^soit directement, soit par l’intermédiaire d’un petit miroir, suivant que le rayon visuel ^est très incliné ou peu incliné par rapport ^au champ.

Le courant est d’environ 0,5 milliampère, fournis par ^une machine électrosta-

tique. ^Le vide, maintenu par ^une pompe Gaéde à mercure, ^est d’ordinaire de à 10y (mercure), ^{en raison du} dégagement gazeux ^assez abondant. Les effets,

sauf l’intensité lumineuse, varient peu ^avec l’intensité du courant et le degré

de vide, ^{de 20} ~t à _{2 ~..}

Les principaux ^{résultats ont été} publiés ^aux Comptes Rendus, ²² février et 9 août 1909.

(2) ^Aux 2, ^{6 et} 11, est visible la limitation du champ ^{de vision} ainsi pro- duite.

(3) Environ 1.000 gauss ; le rayon visuel est presque parallèle ^au champ.

J. de Phys., ⁵¹ série, ^{t. V.} (J uillet-Août- Septembre 1916.) ¹⁵

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019160060022100

(jusqu’à l’anode), ^{en un cordon lumineux bien défini,} ayant ^environ

2 millimètres de diamètre. Ce cordon, ^{dans sa} partie libre, ^{obéit aux}

actions électro-statiques ^{comme un} corps électrisé négativement.

S’il rencontre sur son chemin, ^{un tube de verre ou} tout autre obs- tacle isolant, ^{il se dévie un} peu ^et dessine ensuite, ^entre l’obstacle et

l’anode, ^{une sinusoïde} 2) (1), qui s’est montrée parfois compli- quée du sixième harmonique.

3. Régime ^coronal.

^{A mesure} que le champ augmente, ^l’am- poule manifeste, ^en général, ^{un état} oscillatoire intense, produisant

des lueurs irrégulières ^et variables, des effets Tesla et des bruisse- ments bien sensibles. A un moment donné, ^la tranquillité revient, ^et

il se forme, ^{autour de} l’anode, une couronne brillante, qui ^contraste

vivement avec le reste de l’ampoule subitement obscurcie (2). ^Ce régime ^{est très} stable, ^{et les} particularités ^les plus ^délicates peuvent

être photographiées ^{avec une} pose d’environ ^une minute.

L’établissement du régime ^{coronal se fait} d’ordinaire entre 500 et 2.000 gauss, suivant les conditions (3). ^Certaines ampoules ^se

montrent assez réfractaires, ^et exigent quelques tâtonnements dans leur orientation ou la position ^des pièces.

4.

Considérons une anode formée d’une petite sphère métallique, portée par ^un fil isolé par ^un tube de verre et parallèle

au champ. ^{Elle se montre entourée d’une couronne très} brillante, qui

est dans le plan passant par le ^{centre et} normal au champ ; ^la partie

très lumineuse ne dépasse pas quelques millimètres,_ elle ^{se continue}

ensuite jusqu’aux parois ^de l’ampoule, ^en s’affaiblissant et s’épais-

sissant graduellement. ^{Cette couronne est} séparée de l’anode par ^un intervalle obscur, ^de 0mm,5 ^{à 1} millimètre qui ^diminue, ainsi que les dimensions de la _couronne, quand ^le champ augmente, tandis que l’éclat s’accroît.

Les choses se passent ainsi, quelle que soit la forme de l’anode (À), quand ^on peut tourner autour d’elle dans un plan ^{normal au} champ,

~1) Environ 300 gauss; le rayon visuel est perpendiculaire ^au champ.

(2) Les rayons magnéto-cathodiques sont insensibles quand la cathode forme

une large ceinture, comme il est dit plus haut, ^et qu’il n’existe pas ^{un état} oscil- latoire intense.

(3) ^{Pour les} figures ci-après, ^le champ ^est de l’ordre de 1.500 gauss.

(4) ^{La couronne} n’est pas toujours exactement dans le plan ^{normal au} champ,

nous préciserons ^ce point plus ^loin.

223 sans rencontrer d’obstacle. Si cet obstacle existe, ^{la couronne s’élar-} git pour le surmonter et s’éloigne partout ^de l’anode, ^{en laissant un}

intervalle obscur (fig. 3) (1).

Souvent, ^{au bout de} quelques instants, ^{la couronne suit l’obstacle}

d’un certain côté (fzg. 4) (2) , ^{et se déforme} ainsi, ^{tout en laissant}

l’intervalle obscur ^entre elle et l’anode.

5. Dans la disposition ^{la plus} ordinaire, ^{l’anode est} formée par ^un fil de cuivre, perpendiculaire ^au champ, protégé par ^un tube de

verre jusqu’à quelque ^{distance de son} extrémité. Dans ces condi-

tions, c’est le tube de verre qui joue ^{le rôle} d’obstacle; là couronne

a une forme elliptique ^{et commence à} l’extrémité du tube de verré 5, ^{10 et} 11).

Lorsque l’appareil ^a fonctionné une heure ou deux, le tube de verre, près ^{de son} extrémité, acquiert ^une petite conductibilité su-

perficielle, ^{à cause d’un} dépôt charbonneux que produisent ^{les traces} d’hydrocarbures provenant ^des joints ^rodés (3). ^{La couronne alors} prend ^son origine ^à quelque distance de l’extrémité du tube de verre, et peut acquérir ^de grandes dimensions (6 centirnètres sur

4 centimètres).

Il arrive aussi, ^{dans ce} cas, que là ^couronne prend ^une grande largeur ^{dans le sens} perpendiculaire ^au champ, ^et peut ^être regar- dée comme formée par la juxtaposition ^de plusieurs ^{couronnes de}

dimensions différentes (fig. 5 ^{et 6)} (4).

6. fftagnéto-anodique. - Quand ^{la couronne rencontre un}

obstacle qui l’éloigne ^un peu de ^sa position normale, ^elle y revient

en formant un zigzag plus ^{ou moins} dèveloppé, ^mais toujours ^visible.

Dans la fig. 9, l’obstacle est le tube de verre qui protège ^{le fil-anode.}

Dans les fg. ^{7 et} 8, l’obstacle est une tige ^{de verre un} peu effilée, placée ^{à cet effet. On} peut produire plusieurs zigzags successifs sur

(1) ^{L’anode est une} sphère ^{de 4} millimètres de diamètre; l’obstacle est une

lamelle de mica découpée de manière à s’appliquer exacLement sur la sphère.

(~) ^Même appareil que fig. ^3. C’est le côté qn’on trouve le second en parcourant

la couronne dans le sens du courant magnétisant.

(3) Cette conductibilité devient évidente quand ^on prend ^cette électrode pour cathode; le faisceau magnéto-cathodique part ^{aussi bien de la} partie ^terminale

du tube de verre que du fil de cuivre.

(4j ^{Dans les} fig. 1, 3, 4, 5, ⁶ est 11, le rayon visuel est ^à peu près parallèle ^au

champ; ^{dans les} fg. 2, 7, 8, ^{9 et} 12, ^au contraire, il fait ^avec le champ ^un angle

plus ^ou moins voisin de 90°; pour la fg. 10, ^cet angle ^{est voisin} de 45".

une même couronne, ^en y plaçant plusieurs ^{obstacles à} quelque ^dis-

tance les uns des autres.

Dans tous les _cas, en suivant la couronne en sens inverse du cou- rant magnétisant, ^{on rencontre le} zigzag après l’obstacle qui ^l’a fait

naître.

Avec de grandes couronnes, le zigzag peut prendre ^une ampli-

tude de 1 à 2 centimètres (fig. 7) ; ^en général ^cette amplitude ^ne dépasse pas quelques millimètres. En s’éloignant ^de l’obstacle, ^elle

diminue graduellement, ^{comme une} oscillation qui s’amortit. Cette diminution est d’autant plus rapide que le vide ^est moins élevé. Les éléments deviennent moins distincts, ^et finissent par ^se fondre dans

une bande sans structure visible, qui ^{forme le reste de la couronne.}

Les stries que ^montrent les couronnes larges (fig. 6), ^{doivent être} regardées ^{comme formées} par les zigzags appartenant ^à chacune des

couronnes élémentaires.

7. Le zigzag ^{se montre encore} dans des conditions un peu différentes.

Le tube de verre qui protège le fil anode a un diamètre un peu supé-

rieur à celui de ce fil; ^{dans ce très} petit intervalle, ^on voit naître un

filet lumineux fin, qui ^{sort et forme} une couronne assez proche ^du fil, pourvue d’un zigzag qui ^{se dessine souvent sur toute son étendue.}

Dans ce cas, le zigzag ^{forme un} filet fin (moins ^de 1. 2 ^milli- mètre) ^et isolé, qui ^se prête ^{bien à} l’étude. En l’examinant sous

divers points ^{de vue, on constate} que, si le rayon visuel ^est parallèle

au champ, ^toute apparence de zigzag disparaît, ^{et la couronne forme}

une ellipse régulière. ^Cette ellipse prend ^un aspect perlé quand ^l’0153il

se déplace ^un peu, de manière ^{à se trouver sur le} prolon gement ^de

certains éléments du zigzag 11).

De cette observation et d’autres analogues, résulte que ^le

est une ligne ^{brisée, tracée sur la} paroi ^{d’un gros tube de} force tique (’ ). La bissectrice de l’angle ^{de deux} éléments consécutifs est la direction du champ, ^autant qu’on peut ^en juger.

S. Quand ^on fait varier le champ, ^{on voit le} zigzag ^{se resserrer ou} s’élargir, ^son point ^de départ ^sur l’obstacle restant fixe. Le pas du

zigzag semble inversement proportionnel ^au champ (2). ^{On cons-}

(1) Dans certains cas, le zigzag ^{ressemble un} peu à ^une sinusoide, ^{mais en} gé- néral ses éléments sont plutôt rectilignes.

(’’) Estimation, non mesure précise.

225 tate aussi que la ^couronne devient moins diffuse et mieux définie

quand ^le champ augmente, ^{et se rétrécit} légèrement.

9. Un corps métallique ^{relié à la} cathode repousse la ^couronne

sans y toucher (fig, 12). Si le tube de verre qui protège le fil anode est garni extérieurement d’un bout de tube métallique ^{relié à la} cathode, ^{la couronne le contourne alors sans} y toucher, ^{et ainsi elle}

ne touche nulle part ^un corps solide.

10. Quand ^un rayon magnéto-cathodique ^{intense rencontre la cou-}

ronne ou l’intervalle obscur qui ^la sépare ^de l’anode, ^{la couronne}

s’éteint totalement, ^{et il ne reste} qu’une petite tache lumineuse sur

le rayon. Elle ^est donc très sensible aux rayons magnéto-cathodiques, qui ^{en diminuent} beaucoup ^{l’éclat, s’ils sont} trop faibles pour la faire

disparaître.

Avec un très bon vide, les effets sont un peu différents. Un rayon

magnéto-cathodique ^{intense et bien} délimité, ^{s’il rencontre la cou-}

ronne en un point A, ^fait disparaître ^la portion ^{de la couronne com-} prise ^{entre ce} point ^{A et le tube de verre} (en marchant dans le sens

du courant magnétisant); ^{le reste de la couronne} persiste. ^{Si le} point ^{A se} rapproche ^de l’anode, ^{la couronne} suit, ^et par conséquent

diminue la largeur, ^ce qui précède ^{restant vrai.}

Potentiel.

On sait qu’en l’absence de champ magnétique, ^la

chute de potentiel ^est considérable à la cathode, ^{et faible dans le}

reste de l’amponle. ^{Ici, au} contraire, ^{la chute à} l’anode devient im-

portante, ^{et d’autant} plus que ^le vide est meilleur (3.000 ^{volts et} plus

ont été constatés), ^{et elle est} plus ^{faible à} la cathode (~), vu ^sa dispo-

sition et sa grande étendue. Cette chute anodique s’effectue surtout

au voisinage ^{immédiat de l’anode.}

S’il _y a deux anodes, ^{il existe souvent une certaine} instabilité, ^des changements minimes faisant passer le ^courant par l’une ou par l’autre. Il semble d’après cela qne la chute de potentiel ^{diminue à}

mesure que le ^courant augmente.

12.

On s’est servi d’une sonde, ^{formée de deux fils}

de platine parallèles, ^{distants de 1} millimètre, ayant omm,4 ^{de dia-}

(1) ^{300 volts en} moyenne.

mètre et 10 millimètres de longueur. ^Une pile de force électromo- trice E est dans le circuit.

Voici une expérience ^{de ce} genre. La sonde ^est tangente ^{à la cou-}

ronne, le champ ^{de 2.000} gauss, ^la pression ^{de 8 ~.}

L’ionisation diminue rapidement ^{à mesure} qu’on s’éloigne ^{de la}

couronne, tout ^{en restant} toujours plus grande ^{dans son} plan.

13. Théorie

Il paraît naturel de supposer que la

couronne est constituée par des rayons magnéto-cathodiques, qui

ne sont autre chose, ^{comme l’a montré} l’expérience 1’ ), que des ^en- roulements d’électrons. Considérons une ligne de force L du champ magnétique, dont la force est H. Soient P le point ^{où L est} tangente

à une surface équipotentielle électrique, ^{F la force du} champ ^élec- trique ^{en ce} point, ^{et r} le rayon de courbure de la section faite dans cette surface équipotentielle par le plan ^{des deux} champs. ^{Un élec-}

tron de faible vitesse décrit une hélice de très petit diamètre ; ^son accélération suivant Ij est la même que s’il était assujetti ^{à ne} pas

quitter ^cette ligne. ^Il oscillerait ainsi suivant L de part ^{et d’autre du}

point ^{P avec la} période oscillatoire ^2x s’il n’existait _pas une

e

dérive (2) perpendiculaire ^{aux deux} champs, qui ^{rentraîne avec la}

vitesse F

iî- ^{Il en} résulte donc une ondulation sinusoïdale, dont le pas est /F d’accord d our le sens avec les faits et d’un

H e résultat d’accord pour le sens avec les faits et d’un ordre de grandeur acceptable (3).

14. Le milieu du zigzag ^est donc le lieu des points P, ^c’est-à-

(1) Sur la structure et les propriétés des rayons magnéto-cathodiques ^{dans un} champ ^uniforme (Le Radiu1n, ^avril 1911).

(2) ^Cette dérive, découverte par à. Villard, ^{a été calculée} par 1H. Fortin Rendus, ⁶ juin 1904 et 20 juin 1904).

’

(3) Soient, par exemple, ^{H =} 1.000 gauss, F

400 ==- 1 centimètre,

cm

rn l@8.107. On trouve pour le pas 3""". La forme sinusoidale, indiquée par la

m

théorie pour ^une amplitude infiniment petite, ^{est en} général compliquée ^d’har-

soniques supérieurs, ^{et devient} sensiblement rectiligne.

227 dire la ligne ^{de contact de la. surface} équipotentielle électrique ^et

d’un tube de force magnétique. ^Même quand ^le zigzag ^n’est plus visible, ^{il est} probable qu’il ^{existe encore à l’état} incoordonné, ^en

sorte que la ^{couronne dessine une telle} ligne.

Cet énoncé rend assez bien compte ^en général de la forme de la

couronne. Celle-ci est dans un plan ^{normal au} champ magnétique,

dans le cas seulement où ce plan ^{est un} plan ^de symétrie pour ^la surface équipotentielle électrique. ^{Il n’en est} plus ainsi s’il _y a une

cathode voisine (répulsion apparente ^{de la} couronne), ^{ou si l’anode}

ne satisfait pas ^à la condition de symétrie.

Beaucoup ^d’autres points resteraient à élucider pour rendre compte ^des phénomènes qui ^sont l’objet ^{de ce travail, fait surtout au} point ^{de vue} descriptif.

SPECTROGRAPHIE DES RAYONS DE RONTGEN PAR LA MÉTHODE

DES RAYONS SECONDAIRES

Par M. DE BROGLIE.

Les travaux de Sagnac, ^{de Barkla, de Sadler, de} Whiddington,

de Kaye ^{et d’autres} physiciens ^ont depuis longtemps ^{fait connaître} qu’un faisceau de rayons X, ^{tombant sur un} corps, y excite des rayons secondaires.

Ces rayons secondaires ^se composent ^{de deux} parties très diffé- rentes; 10 ^Des rayons primaires simplement diffusés, qui gardent

par conséquent (au point ^{de vue} longueur ^{d’onde, nous ne} parlons

pas ici de polarisation) ^les caractères du faisceau incident, ^études

rayons de fluorescence, caractéristiques du corps illuminé.

A mesure que le poids atomique ^du radiateur secondaire augmen!e,

cette deuxième partie ^{tend à} prédominer ^{et se} compose de rayons dont la longueur ^{d’onde décroît} régulièrement. Les rayons ^caracté-

ristiques, ainsi émis par ^un corps, sont, ^du reste, les mêmes que

ceux que présente ^{un tube à} rayons X ^dont l’anticathode serait com-

posée ^{du même} élément ; ^on comprend facilement _que le métal de l’anücathode ^se comporte ^{comme un} radiateur secondaire placé ^dans

des conditions d’excitation particulièrement favorables; ^du reste,

l’analogie des deux modes d’excitation est peut-être plus ^étroite