Sur l'étude des intensités spectrales par comparaison avec un rayonnement intégral

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Sur l’étude des intensités spectrales par comparaison

avec un rayonnement intégral

T.-N. Panay

To cite this version:

SUR

L’ÉTUDE

DES

INTENSITÉS

SPECTRALES PAR COMPARAISON AVEC UN RAYONNEMENT

INTÉGRAL

Par T.-N.

PANAY,

M. A.

Laboratoire de

_Physique

de M.

_Fabry,

Sorbonne.

Sommaire. 2014 Les mesures directes des intensités _{spectrales présentent} de _{grandes difficultés;} on est conduit à _{opérer par comparaison} avec le rayonnement intégral émis par le corps noir. L’auteur a consti-tué un radiateur _intégral de carbone en forme de tube chauffé _{électriquement} dans une ampoule contenant de _l’argon. Les électrodes sont en carbone aussi. Le courant de _chauffage est induit dans un conducteur

placé dans un tube hélicoïdal soudé à l’ampoule. Ce conducteur est le secondaire d’un transformateur dont les autres éléments se trouvent en dehors de _{l’espace isolé par le tube} et _l’ampoule. Des mesures d’intensités

spectrales sont faites actuellement avec cet _appareil.

D’autre _part l’auteur a réalisé un corps noir à _{température fixée par du zinc} en ébullition dans une

atmosphère d’azote et chauffé électriquement. Un tube de quartz fondu sert de creuset. Le corps noir est

formé par le bout sphérique d’un autre tube en _quartz coaxial avec le _premier. Des essais sont faits avec un _appareil à l’ébullition du plomb chauffé _{électriquement} dans un tube de carbone. Le corps noir est en

carbone aussi et _l’appareil fonctionne dans une _atmosphère d’argon.

Introduction. - La détermination directe des in-tensités

_{spectrales énergétiques}

rencontre des

difficul-tés

_qui

sont bien connues. Même si l’on arrivait à

uti-liser aisément les

effets,

non _{sélectifs par}

_rapport

aux

diverses

_fréquences

du

_spectre,

de la

_pression

de

ra-diation ou de la transformation en

_chaleur,

la mesure

directe des intensités relatives des radiations d’un

spectre

se heurterait aux erreurs introduites par la

sélectivité du

_{système dispersif.}

Les radiations de

différentes

_fréquences

sont _{affaiblies dans des} propor-tions

_inégales

_{par les éléments de}

_{l’appareil qui}

les

sépare

les unes des

_autres,

_par

_exemple

en subissant les réflexions et

_absorptions

_{occasionnées par les} lentilles et les

_prismes

ou le réseau d’un

spectro-graphe.

Ainsi,

pour éviter ces

_{difficultés,}

on a recours à la

comparaison

des intensités des diverses radiations du

_spectre

étudié à celles de mêmes

_fréquences

res-pectivement

d’un

_spectre

de distribution

_{énergétique}

connue

_qui

sert de

_spectre

étalon. En faisant traverser

aux deux

_spectres

des chemins

_identiques

de la

source C) jusqu’au

récepteur

terminant le

_système

dispersif

les affaiblissements des radiations de même

fréquence

ont lieu dans la même

_proportion

_{1’) ;}

or, les

difficultés de la sélectivilé du chemin traversé

dispa-raissent. En

_graduant

l’un des

_rayonnements

dans des

proportions

connues, on

_peut

obtenir

_(directement

ou

par

interpolation)

sa valeur donnant sur le

_récepteur

(1) Ceci n’est pas toujours possible pour la partie de ce chemin

entre la source et la fente du _{spectrographe, particulièrement} dans l’étude des radiations stellaires; dans ce cas on doit se

con-tenter de faire les corrections habituelles pour l’absorption par l’atmosphère terrestre.

(2) Voir Ch. _Fabry, Introtluction _{générale à} la Photométrie

Chap. "1, ~ 2 (p. 81).

une

_{impression égale}

à _{celle donnée par l’autre}

rayon-nement _{pour la même}

_{fréquence ;}

ainsi on surmonte

une autre difficulté

_{qui proviendrait}

des

_propriétés

_que le

_{récepteur présente}

dans la variation de sa réaction

avec l’intensité d’une radiation de

_fréquence

donnée.

Cependant,

dans l’état actuel de nos

_{connaissances,}

il

_n’y

a

_{qu’un phénomène qui}

offre _{le moyen d’obtenir}

un

_rayonnement

de distribution connue du flux

éner-gétique

le

_long

du

_spectre.

Nous sommes limités à

l’emploi

du

_rayonnement

_{intégral,généralement appelé}

rayonnement

du corps

noir,

c’est-à-dire d’un corps absorbant

_parfaitement

toutes les radiations

_qui

le rencontrent. On constitue

_pratiquement

ce

rayonne-ment _par un faisceau sortant d’nn orifice sur la

_paroi

d’une

_enveloppe

_{fermée opaque dont la} surface

inté-rieure est uniformément

chauffée,

l’orifice

_étant*petit

par

rapport

à cette surface.

_Malgré

les

_grands

avan-tages

offerts par cette forme du corps

noii~

pour

l’ab-sorption complète,

il est évident _{que l’existence} de l’orifice en cause une

_légère

déviation pour

_laquelle,

cependant,

on

_peut

faire une correction dans les cal-culs

_(’).

Il est

_également

évident

_qu’il

_y a intérêt à ce _{que la substance dont} le corps émettant le rayonne-ment

_intégral

est fait soit aussi

_{complètement}

absor-bante que

possible

à toutes leS

_{températurcs}

_{où le corps} noir est

_employé.

Réalisation de corps noirs. - Afin que la

con-naissance des

_propriétés

du

_rayonnement

_{intégral qui}

le rendent étalon naturel de

_comparaison

pour les

sources de

_rayonnement

soit utilisée dans les

me-sures, il est

important

de réaliser des instruments

(~) W[EN und Ann. der _{Phys. (1895), ~56,} 45L Méthode

zur _Prüfung des Strahlungsgezetzes absolut schwarzer _liôrper.

172

émettant du

_rayonnement

_intégral.

Ces instruments

s’appellent

général~ement

des corps noirs.

Souvent ils sont constitués d’un tube dont une

par-tie est uniformément chauffée et le

_rayonnement

d’une

région

de cette

_partie

sort d’un trou sur la

_paroi

cylindrique

du tube ou de l’un des bouts du tube. Il est intéressant évidemment que la substance du tube fonde

et se volatilise à des

_{températures}

aussi hautes

quelpos-sible. On a

_employé

_{des corps tels que le}

_platine,

le

palladium,

le

carbone,

la

_porcelaine,

le

_tungstène

_(’).

Il m’a, paru intéressant de constituer un _corps noir en

_carbone,

à cause du haut

_pouvoir

réfractaire de cette substance

_qui

est en

_plus

très

absorbante,

en

chauffant par un courant traversant directement le carbone et

_disposant

d’une

_puissance

_permettant

d’éle-ver la

_{température jusqu’à}

la limite où le carbone

ré-sisterait.

Emetteur de

_{rayonnement intégral}

en tube de carbone _{traversé par} un

cou-rant

_électrique.

Il est commode de constituer la cavité émettant le

rayonnement

intégral

par la surface intérieure d’un

cylindre

creux,

particulièrement

quand

ce

_cylindre

est

chauffé _par un courant

_{électrique qui}

le traverse. Un

orifice circulaire sur la

_{paroi cylindrique}

laisse sortir

un faisceau de

_rayonnement

_intégral.

Pour la

_protection

contre la consommation du

car-bone,

on doit

_placer

_{le corps noir dans le vide} ou dans

une

_atmosphère

inerte. Dans cet

_appareil,

il est

_placé

, dans une

ampoule

en verre _{pyrex contenant} une

atmos-phère d’argon.

Puissance. - Les dimensions _{du corps noir sont}

en relation avec la

_{puissance dissipée}

_{par la surface}

extérieure du tube en carbone. Suivant les calculs _que

j’ai

faits,

j’ai

conclu que

L’appareil

devrait être

_capable

d’utiliser une

_puissance

maxima de l’ordre de

_cinq

ki-lowatts.

_D’après

des

_expériences

et des calculs sur la

résistivité de différents échantillons de _carbone

gra-phité,

cette

_puissance

maxima devrait

_pouvoir

être

fournie _par

_cinq

cents

_ampères

sous dix volts. Ces

conditions

_permettent

_d’employer

_{des corps noirs (lue} dimensions variant entre assez

_larges

limites comme on verra

_plus

loin.

Dimensions du corps noir. --

Le corps noir utilisé

(t) IvEs, A _primary standard _of J. Franklin Insiitute _(1924), 197, 147 et 359.

CosLErTZ and EMERSON, Bur. Stds. Bul. _(1916), 12, 503. Studies of instruments for 3IeaJuring Radiant _Energy in absolute value.

FLEURY, Mesures sur le _{rayonnement du corps noir,} Ann de Phys. (1426), 5, 265.

RIBACD et lléalisation du corps noir au _point de fusion du Palladium par la méthode du tube, Ann. de Phys. (1929),11 45L DoRGELo, Photographische Spektralphotometrie, Physik, Z. (1925), 26, 156.

WORTHING, The true température scale of _tungsten and its emissive powers at incadescent temperatures, Phys. Review (19~), 10, 3 i 7.

pour les

premières expériences

est un tube de carbone

de 4 mm de diamètre

extérieur, 2

mm de diamètre intérieur et 20 mm cle

_longueur

totale,

dont -i mm à

chaque

bout

_pénètrent

dans les électrodes. L’orifice circulaire’ servant à la sortie du

_rayonnement,

est

placé

à

_égale

distance des extrémités et son diamètre

est de 1 mm. Il est

_employé

pour des

expériences

à des

_{températures}

de Uordre de 1 800° à 2 4000K. Pour

ces

_{températures,}

une faible

_partie,

de l’ordre du

dixième de la

_puissance

maxima de

_{l’appareil,}

est

utilisée. Les essais

_{préliminaires}

ont montré que

l’ap-pareil

est suffisamment

puissant

pour élever la

tempé-rature

du

corps noir des dimensions décrites bien

au-dessus de celle de l’arc au carbone. Ceci causerait évidemment la volatilisation du tube de carbone. Mais pour des

températures

inférieures à celle de la

volati-lisation du

_carbone,

on

_peut

_employer

des dimensions

plus grandes.

Electrodes. - Les électrodes dans

lesquelles

pénètre

de

_chaque

côté le tube

_qui

_{constitue le corps} noir sont des

_cylindres

massifs en carbone de 70 mm

de diamètre et

_longs

de 35 mm,

disposés

de

façon

que leur axe _{soit celui du corps noir}

_(voir

_fig.

_1).

La

sur-face

_cylindrique

de

_chaque

électrode est couverte de fils de

_tungstène

de

0,8

mm de diamètre

_juxtaposés

et

disposés

suivant les

_{génératrices}

de cette surface. Ces

fils sont solidement attachés sur l’électrode par un fil

de

_molyhdène

cle

0,5

mm faisant

_plusieurs

tours par-dessus les fils cle

_tungstène.

Ces derniers

_dépassent

du côté extérieur de

_chaque

électrode et couvrent la

sur-face

_{cylindrique, d’égal}

diamètre à celui de

l’électrode,

d’une

_pièce

en acier

_épaisse

de 8 mm et située à

quel-ques millimètres de l’électrode et suivant le même

axe. Un anneau en acier

_épais

de 7 _mm, de diamètre extérieur de 78 mm et intérieur

_{légèrement plus petit}

que celui de la

pièce

cn

_acier,

avec les fils de

_tungstène

autour,

est

_placé

_{à chaud pour} serrer ces fils contre la

pièce

en acier. Celle-ci se termine vers l’extérieur en

cylindre,

suivant le même axe,

dépassant

de 10 mm, de diamètres 40 mm extérieur et20 mm intérieur environ.

Autour de ce

_cyliudre

est

_placée

une tresse de cuivre

qui

amène le courant et elle est serrée par une

_bague

double en acier au _moyen d’une vis.

Les bouts du tube de carbone

_qui

_{constitue le corps}

noir sont fixés aux

_électrodes,

où clles

_pénètrent,

au

moyen de

poudre

de

_graphite

_agglomérée

avec du

glu-cose, Avant

_{l’application}

de cette substance adhérente les extrémités du tube sont _{bouchées par} des courtes

baguettes coniques

de carbone pour éviter la

pénétra-tion de la substance

_visqueuse

dans le tube.

_Après

mise

en

_place

on fait passer un courant faible par le tube

pour le chauffer

légèrement pendant quelques

minutes.

Après

ceci on laisse sécher

_pendant

un certain

_temps

de l’ordre de

_vingt-quatre

heures. Il est facile de véri-fier ensuite si l’adhér(’nce est

_{satisfaisante ;}

en fatigant

passer un faible courant on _{n’entend pas de bruit dans}

le fer du tranformateur

_qui

transmet

_{l’énergie, quand}

Pour

_qu’il

_{ait pas d’effort exercé} le tube de carbone et que les électrodes soient maintenues en

place,

celles-ci sont

_traversées,

_près

de la

_{périphérie,}

par trois baguettes

de silice opaque

passant

par des

trous de 5 mm de

diamètre,

régulièrement

espacés,

leurs axes étant

_parallèles

à l’axe

_principal

et distants de 30, mm de lui. Des trous un _peu

plus

_grands

sont

percés

aux

_pièces

_{d’acier pour}

_permettre

le

_placement

des

_baguettes.

De

_plus,

entre les étrodes de carbone et

près

de leur

_{périphérie,}

est

_placé

un secteur annulaire semi-circulaire en _{silice opaque d’environ 72} mm de

diamètre

_{extérieur, 2}

mm

_{d’épaisseur}

et 12 llllll

cle

_largeur.

Cette

pièce

est

_disposée

de manière à

ne _{pas obstruer l’orifice du corps noir.}

Fig.

1. ~- B, corps noir; E, électrodes; Q, baguettes en silice; S, bords du secteur semi-circulaire en _{silice opaque; Wy} fils de tungstène; lI, fils de molybdène; A, l’une des deux pièces en _{acier; C,} bagues d’acier serrant sur les fils de _tungstène;

D, bagues d’acier seirant la tresse de cuivre; T, tresse de _{cuivre; P,} support en _{silice opaque;} R, rainures de ce _support;

U, ouvertures du _support servant au _{passage de la tresse; F, ampoule,}

Disposition

dans

_{l’ampoule. -}

L’ensemble du corps noir avec les électrodes de carbone et

_pièces

de connexion est

_posé

sur un

_support

en silice opaque en

forme de secteur de

_cylindre

creux de diamètre

inté-rieur 74 mm,

épaisseur

8 mm,

l’angle

du secteur étant Deux rainures sur cette

_piece

_reçoivent

les

bagues

d’acier

_qui

serrent les fils de

_tungstène,

et deux ouvertures

_oblongues

_{laissent passer la} tresse de cuivre. Le diamètre du

_support

est diminué à ses

extrémités par

lesquelles

il pose sur deux tubulures de

l’ampoule

dont

_l’une,

de 60 mm de

diamètre,

est fer-lutée par soudure et

_l’autre,

de 90 mm de

diamètre,

par un

_rodage

_{conique ;}

celle-ci sert _{aussi pour}

l’intro-duction des

_pièces

dans

_l’ampoule;

au bouchon du

rodage

est soudé un tube

_qui

sert à la sortie du gaz

pendant

le fonctionnement de

_{l’appareil,}

Ampoule. (Voir

figures

3 et

_4).

-

L’ampoule

est en

verre _pyrex de 3 mm

_{d’épaisseur.}

Son diamètre est de

22 cm. En

_plus

des deux tubulures

mentionnées,

elleen

porte

une en sa

_{partie supérieure,}

de 70 mm de

dialnè-tre,

fermée par un

_rodage

_conique

terminé _par un tube

servant à l’entrée du gaz.

Le corps noir se _{trouve à peu}

_près

au centre ’de

l’ampoule

qui

porte,

en face de

_celui-ci,

une

_quatrième

tubulure

_conique

_{fermée par un bouchon} en _silice

opa-que au bout extérieur

_duquel

est soudée une fenêtre en

silice fondue

_transparente

de 70 mm de

_diamètre,

épaisse

de 4 min, à faces

_{planes parallèles optiquelnent}

travaillées. Cette fenêtre se trouve à la distance de 27 cm _{du corps noir} et sert à la sortie du

rayonnement.

L’ampoule

porte

encore deux tubulures inférieures

auxquelles

sont soudés les bouts d’un tube hélicoïdal

dont il sera

_question

plus

loin.

Dispositif

pour la transmission de

l’énergie.

- Nous _{avons vu}

que le corps noir doit t être traversé

con-174

ducteur de cuivre due l’ordre de 70 inin2.

_{L’importance}

du courant et de la section du conducteur

_présente

une

sérieuse difficulté pour l’introduction dans

l’ampoule.

Fig, ?. -

Dispositif pour la transmission de l’énergie. Indication _{schématique.}

~ Fig. 3.

Pour surmonter cette difficulté

_{j’ai imaginé}

le

disposi-tif suivant

_qui

a rendu

_possible

la réalisation de

l’appa-reil. Le conducteur ne traverse _{pas les}

_parois

de

l’am-poule.

Un tube en verre _{pyrex est soudé par} ses bouts

à

_l’ampoule.

Ce tube affecte une forme

hélicoïdale,

comme on le voit sur la

_figure

2,

et contient un

conduc-teur formé de tresse

_souple

de

cuivre,

ce conducteur suivant dans le tube la même forme

hélicoïdale,

et ses

bornes étant reliées il la tresse

_qui

est en connexion

avec le

_système

des électrodes. Les

_spires

de l’hélice du conducteur constituent le circuit secondaire d’un

transformateur,

dont le

_primaire

et la branche du noyau de fer

qui

le

_porte

sont

_placés

à l’intérieur de l’hélice et en dehors du tube

_qui

la forme. Le trait

épais

de la

_{figure 2}

_représente

le conducteur du

secon-daire. l,a

_{figure 3}

est une

_photographie

de

_l’ampoule

avec l’hélice de

_{l’appareil.}

Transformateur. - J’ai calculé le transformateur pour une

_puissance

maxima aux bornes du secondaire de 5 kw fournie avec un courant de

_{500$ ampères,}

le

primaire

étant _{alimenté par 110} volts, 50

_périodes.

Quelques-uns

des chiffres résultant de ce calcul sont les suivants : section effective du fer du noyau 100 cm~

(le

noyau est formé de tôles

d’épaisseur

de

0,4

mm. isolées au

_{papier). Longueur}

_{moyenne du circuit}

_magnétique

dans le noyau environ 110 cm. Au

_primaire

46

_spires,

au secondaire 5. Section effective du conducteur

pri-maire 39

_mm2,

celle du secondaire 67 mm2.

Pour

_permettre

le

_montage,

le _noyau est constitué de deux

_parties

en forme de L. La section de la branche

autour de

_laquelle

se trouvent les circuits est en forme

de croix dont les

_quatre

_grands

côtés mesurent 74 mm

chaque

et les huit

_petits

23 mm

_chaque.

Le conducteur

_primaire

est un câble

_souple

formé de

1240 fils fins. La tresse

_souple

du secondaire est for-mée de 2 120 fils fins. Le tube hélicoïdal en _pyrex

_qui

la contient a un diamètre d’environ 35 mm. La tresse connectée au

_système

des électrodes est

_identique

à celle du secondaire. Elle est reliée à cette dernière au

moyen de serre-fils constitués par un tube de laiton

contrela surface intérieure

_duquel

les bouts des tresses sont _{serrées par deux}

_pièces

de laiton en tronc de cône

rapprochées

entre elles au _{moyen d’une vis.}

Montage

et fonctionnement. -

_L’appareil

est assemblé et monté dans une boîte en tôle d’acier comme on le voit dans la

_figure

_4;

cette

_photographie

a été

_prise

avant de mettre en

_place

l’un des côtés de la

boîte. La hauteur et l’orientation de

_l’appareil

sont

commandées par trois vis de

réglage

sur les écrous

desquelles

la boîte est

_portée.

Ces vis sont fixées sur un cadre en acier muni de

roues. La boîte contient de l’huile recouvrant le

trans-formateur et l’hélice. Elle est _{fermée par} un

couver-cle en

_{tôle ;}

ce couvercle

_présente

deux ouvertures pour la sortie des tubes servant à la circulation des gaz

et une ouverture devant la fenêtre en silice

transpa-rente

_{(voir fig. 5).}

La hauteur de

_{l’appareil jusqu’au}

sommet de la boîte est 130 cm environ.

Le corps noir

fonctionne,

dans une

_atmosphère

d’argon.

Avant mise en marche on fait circuler un

courant d’azote

_pendant

_quelques

_heures,

_puis

un

courant

_d’argon

une demi-heure avant et

_pendant

le fonctionnement. La circulation de gaz est

_prolongée

un _peu

_après

le

_{fonctionnement,}

_jusqu’au

175

Fig.4.

Fig. :j. -

L’appareil en fonctionnement.

l’evant l’appareil un _{cpectrographe (la} lentille de _projection sur

la feuLe est enlevée, pour prend re celte _{photographie)} A droite

un _{dispositif pour la purification du gaz} avant de circuler dans l’appareil.

Fig. 6.

en

_{passant a}

travers un tube de silice opaque conte-nant du cuivre et chauffé

_{électriquement,}

_puis

desséché

en

_passant

dans des vases contenant de l’acide

sulfu-rique,

du chlorure ~le calcium et du

_pentoxyde

de

phosphore.

Dans les

_expériences

en cours la

_température

est

mesurée au _{moyen d’un}

_pyromètre

_optique

à filament

disparaissant.

Elle

_peut

aussi être

_repérée

au _{moyen de}

courbes

_qui

donnent la

_température

_{du corps noir} en

fonction du courant

_primaire.

La courbe de la

_figure

6 donne cette indication dans une certnine étendue pour

le corps noir en

_place

dans

_l’appareil

actuellement. Dans les

_figures

7 et

8,

on voit deux

_{photographies}

176

L’appareil

est

_capable

de

_{températures plus}

hautes

que

celles

_auxquelles

il est

_employé

dans les

expé-riences actuellement en cours. Avant de

monterl’appa-reil,

fait des essais avec le transformateur en

employant

un circuit secondaire

_identique

à celui dans

l’hélice, mais

_placé

dans l’air

_{(sans ampoule).}

Dans certains de ces

_essais,

le secondaire était branché sur

des

_baguettes

en carbone de différentes dimensions.

Fig. 1. Fig, 8.

Ainsi des

_{températures}

très hautes furent obtenues. La mesure était faite _par un

_{pyromètre à}

filament

disparaissant.

La

_température

maxima de 3 500° C

_qui

pouvait

être lue sur le

_pyromètre

était

_beaucoup

dé-passée.

Pour une indication de l’ordre de la

tempéra-ture

obtenue,

j’avais placé

devant le

_pyromètre

un

écran

_absorbant;

dans ces

_conditions,

la

_température

au

_pyromètre

sur le cratère

_positif

de l’arc au carbone affaibli par l’écran était à la _{division 2 470 du} pyru-mètre. Des

_baguettes

de carbone de 5 mm de diamètre

branchées entre les électrodes du secondaire du trans-formateur

_atteignirent

des

_{températures}

_dépassant

beaucoup

l’indication de la division 2

500,

et même celle de 3 500 dans un cas, du

pyromètre

fonctionnant

avec l’écran additionnel. En

_ajoutant

un deuxième

écran absorbant la _{lecture pour le cratère}

_positif

était

portée

à la division 1 715 du

_pyromètre

et dans ces

con-ditions encore la division 3 500 du

_pyromètre

fut

dépas-sée pour une

_baguette

branchée au secondaire du

trans-formateur.

_{L’expérience}

étant faite dans

l’air,

ne durait

qu’un

temps

relativement

court,

de l’ordre de

_cinq

se-condes. Elle pourra

présenter plus

d’intérêt si elle est

faite dans

_l’ampoule.

La

_températurc

dans

_l’appareil

monté _{n’a pas été}

_poussée

_beaucoup

au delà des

tempé-ratures où il sert

_{actuellement,}

car il est désirable de

conserver le corps noir

_identique

à lui-même

_pendant

le cours de ces

_{expériences.}

L’accès dans

_l’ampoule

étant

_quelque

_peu difficile, le

_remplacement

du tube de carbone constituant le corps noir demande un

_temps

un

peu

long.

Une deuxième

ampoule

en _{pyrex est}

cons-truite pour être

essayée

ultérieurement. Elle est en

forme de cloche de 30 cm de diamètre. Elle est faite en

deux

_parties,

_{reliées par}

_{rodages plans.}

Ainsi le

rem-placement

du corps noir pourra être effectué

rapide-ment.

Tous les

_{rodages qu’elle}

_porte

sont

_plats

et

elle

résiste au vide. Elle est destinée _{pour des}

_expériences

à des

_{températures}

aussi hautes que la substance réfrac-taire du corps noir pourra résister. On pourra obtenir des résultats à des hautes

_{températures,}

même où cette substance ne _{pourra durer}

_longtemps

en

_essayant

d’arranger

pour que les

expériences

puissent

être faites

en courte durée. On

_emploiera

aussi des corps noirs de

plus grandes

dimensions et avec orifices

_{plus petits;}

ce seront des conditions

_plus

_parfaites

de

_rayonnement

intégral.

Rayonnement intégral

à

_température

fixé.

Importance

des

_{températures}

fixes. ®

L’émis-sion du corps

présente

l’avantage

d’être fonction de la

température

uniquement, cependant

il faut connaître la

température

où le corps noir

qu’on emploie

fonctionne. On considérera dans ce but les relations

_{qui expriment}

les

_propriétés

du

_rayonnement

_intégral.

La formule de

Planck,

mise dans sa

_forme,

_exprimant

la radiance rk

pour la

longueur

d’onde

_À,

donne

où K et C sont des

_constantes,

T la

_température

abso-lue. En

_intégrant

_pour tout le

_rayonnement

émis,

nous

obtenons

en mesurant la radiante totale R. Un autre _moyen est

d’employer

la relation

₍₁₎

_pour une

_longueur

d’onde

définie

et

faire des

_{comparaisons toujours}

_{pour la même}

longueur

d’onde. Il _{faudra pour cela} commencer _par une

_{température repérée}

au _{moyen de la relation}

_(2),

et

connaître assez bien la constante C _{pou.r les}

compa-raisons à la

_fréquence

définie ensuite. Il existe aussi une

relation reliant la

_longueur

d’onde

_J’nt.

_{correspondant}

au maximum de

_{l’intensité,}

à la

_température

absolue

5,m

T = Constante

Pour l’utiliser il faudrait

_posséder

_{des moyens}

expéri-mentaux pour détecter

_).m.

Il serait intéressant de faire des rerherches dans cette

_voie,

il

_n’y

existe

_cependant

pas de

progrès

actuellement.

Si l’on

_possède

des _{instruments émettant du} rayon-nement

_intégral

à des

_{températures}

fixes

_qui

_peuvent

être

_reproduites

en

reproduisant

des conditions bien

déterminées,

les mesures faites avec ces instruments conserveront leur

_valeur,

les résultats obtenus

_pouvant

être

_corrigés

si l’on obtenait ultérieurement une

dé-termination

_{plus précise}

de la

_{température.}

Pour obtenir du

_{rayonnement intégral}

à

_température

fixe,

on a eu recours

_{généralement}

_{aux points}

de fusion de métaux. On a

_employé

_{des corps noirs} en forme de tube

_métallique

dont on élevait la

_{température jusqu’à}

la fusion. Le

_phénomène

est de durée courte. Pour

l’augmenter,

on

_emploie

un bain de métal avec un tube réfractaire

_immergé

en

_partie;

on maintient la

tempé-rature fixe

_{pendant qu’il}

_persiste

une

_partie

solide du métal dans le bain

_(1).

.

J’ai

_pensé

à obtenir des

_points

fixes de

_température

de

_{rayonnement intégral}

avec les

_{températures}

d’ébul lition de métaux. En

_opérant

avec le même métal sous

pression

et autres conditions définies on obtiendra une

température

définie et

_pendant

un

_temps

aussi

_long

qu’on

veut.

Les

_premiers

essais ont été faits avec le zinc

_(point

d’ébullition 1

_{180~ K).}

Radiateur

_{intégral à}

température

mainte-nue constante

_par

du

zinc

en

ébullition.

Après

plusieurs

essais il a _paru

_{préférable d’employer}

au

_quartz

_{pour la substance du creuset et vider le zinc} à la fin de

_{l’expérience, pendant qu’il}

est encore

liqui-de,

afin d’éviter la casse du

_quartz.

Le creuset est

cons-titué par un tube de

_quartz

fondu

_transparent

d’environ 3 cm de diamètre et 42 cm de hauteur. Le fond du tube est fermé et

_reçoit

le zinc. Un second tube en

_quartz,

coaxial avec le

_premier

et à l’intérieur de

celui-ci,

est

terminé en son extrémité _{inférieure par} une

_sphère,

d’environ

1,5

cm de

diamètre,

qui

constitue le corps noir et se trouve à 4 cm environ du fond du tube

exté-(1) ROESER, B-BRRowand The

_{Waidner-Burgess}

Standard _{of Light.} Bur. Stds. J. _{of Research, 193i,} 6, 1 103.

RIBAUD, Le corps noir au _point de _fusion d’un métal comme éta-lon _{photométrique} de _référence. Réunions de l’Institut _d’Optique

1932, 5* Réunion, page 88.

rieur. Les deux tubes sont _{soudés ensemble par leurs}

bords

_supérieurs,

isolant ainsi

_l’espace

entre eux. Pour

permettre

la circulation d’azote dans

_l’appareil

deux tubes de

_quartz

horizontaux sont soudés au tube

exté-rieur à 8 cm de son sommet. La

_paroi

de ce tube est double en cette

_région;

on évite ainsi un entraînement

possible

de _{zinc par le courant de gaz. Le tube intérieur}

présente

à la

_{partie supérieure}

de la

_sphère

un

rétrécis-sement déterminant un

_petit

orifice d’où l’on

reçoit

le

rayonnement.

Un tube

_oblique

en

_quartz

soudé au tube

extérieur,

à 17 cm de son

fond,

sert à vider le zinc

liquide

à la fin de

_{l’expérience.}

L’azote est

_purifié

avant d’entrer à

_l’appareil

_{par les mêmes moyens que dans le}

cas de

_{l’appareil précédemment}

décrit. ,

Fig. 9.

Le

_chauffage

est effectué par un courant

_électrique

qui

traverse un ruban de

chromel,

_large

de

3,2

mm et

épais

de 0,2

mm, enroulé autour de la

partie

inférieure

du tube extérieur et

_jusqu’à

une hauteur inférieure à la

surface du zinc. Des

_pointes

sont

_pratiquées

en cette

région

du tube pour

empècher

les

_spires

de se toucher. La

_{puissance dépensée}

est de l’ordre de 600 watts. Une feuille de carton d’amiante enroulée en

_cylindre

est

placée

autour du conducteur à une distance d’environ

1 cm. Cette feuille

_présente

un _{trou pour} mesurer à travers celui-ci la

_{température approximative}

du ruban

178

au

_{pyromètre optique;}

la feuille est fermée en haut et en _{bas par des}

_disques

de carton d’amiante. Un deu-xième enroulemeiit en fil de

chromel,

dont les

_spires

sont

_séparées

_{par du fil}

d’ainiaiite,

enveloppe

le tube extérieur

_{depuis quelques}

centimètres au-dessus du

premier

jusqu’à

un _{peu au-dessous des tubes de}

circu-lation de gaz; il

enveloppe

aussi le tube

oblique qui

sert à vider le ziuc. Il sert à maintenir les

_parois

du

quartz à

une

_température

de l’ordre de ~00°~ et a _pour

effet

_{d’empêcher}

_{les vapeurs du zinc de} se solidifier sur

les

_parois

et de les

_obliger

à retomber à l’état

_liquide.

Des essais ont été faits avec la

_sphère

en

_quartz

consti-tuant le corps

noir plongée

dans le zinc

_liquide

en ébul

lition;

dans d’autres essais la

_sphère

était dans les

va-peurs un _{peu au-dessus du zinc}

_liquide

en ébullition.

Dans les deux cas on obtient une

_températare

constante pour une durée aussi

_{longue qu’il}

est désiré. On a fait

avec

_l’appareil

des

_{expériences dépassant}

l’intervalle

de dix heures consécutives. Le fonctionnement avec la

sphère

dans les vapeurs

présente l’avantage

d’éliminer

un doute de

_possible

variation de la

_température

sui-vant la

_profondeur

dans la masse

_liquide

à cause de la

variation de

_pression

avec la

_profondeur.

Il est connu

₍₁₎

qu’on

observe trois états

d’ébullition,

une faible

_agitation

de la,

_surface,

ébullition

_décidée,

et

(1) GREENWOOD, Proc.

_Roy.

Soc. (4B) (1909). 82, 396.

ébullition violente avec

_projection

de matière. Il n’est

pas difficile de maintenir la

température

constante dans cet

_appareil

avec l’un

quelconque

de ces états. Le troisième est

_plus

_{facile que les}

autres,

mais ceux-ci

présentent

peut-ètre plus

d’intérêt.

Le noircissement de la surface intérieure de la

_sphère

présente quelques

difficultés,

car elle est

_exposé

à l’air.

On

_peut

obtenir de bons résultats avec de la

_poudre

de

graphite appliquée

au _{moyen (lue}

_glucose.

_Quand

la

sphère

n’est pas noircie le

corps

noir est _{formé par le}

zinc incandescent autour de sa surface extérieure. La

figure

9

_{représente l’appareil.}

Cet

_appareil

n’est

_qu’un

_premier

essai. Des essais sont faits actuellement avec un

_appareil

à l’ébullition

du

_plomb

_{(1800~ K).}

_{Le creuset et le corps noir sont} en

graphite

traité à haute

_{température.}

Ces

_pièces

nous

ont été

_{gracieusement}

_{offertes par la} Société Le

Carbo-ne. Le

chauffage

est fourni

électriquement

_par un

enroulement en

_molybdène.

L’ensemble est

_placé

dans une

_enveloppe

étanche en acier munie de fenêtres en

silice fondue

_{transparente.}

De

_l’argon

circule dans cette

_{enveloppe pendant}

le fonctionnement.

Je désire

_exprimer

ma vive reconnaissance à

Vl.

_Fabry

_{pour les conseils}

_qu’il

m’a donnés au cours de

ce travail et pour m’avoir accordé les

_{possibilités}

de la réalisation des

_dispositifs

décrits.