Deux expériences nouvelles sur les rayons magnétiques

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Submitted on 1 Jan 1911

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Deux expériences nouvelles sur les rayons magnétiques

A. Righi

To cite this version:

A. Righi. Deux expériences nouvelles sur les rayons magnétiques. Radium (Paris), 1911, 8 (10),

pp.373-375. �10.1051/radium:01911008010037301�. �jpa-00242500�

373

On voit par ^cet exemple que la théorie de Bitx pré-

sente une grande souplessc : ^on comprend qu’il ^{est en}

somme facile de rendre compte, ^en choisissant con-

venablement les mouvements atomiques, de la variété des aspects ^du phénomène ^{de leeman.}

Il faut ajouter ^{en outre} qu’il n’est pas nécessaire,

dans certains cas compliqués, ^de s’imposer a priori ^de

trouver d’un seul coup, ^tout l’ensemble des com-

posantes données par l’oliservation, ^en considérant

un seul électron e. Ritz a fait remarquer ^lui-même

qu’on peut supposer par exemple que ^les différents

(iloniest tournent avec la vitesse angulaire ^{w’, mais} qu’il y ait pour ^les angles ^0, plusieurs valeurs pos- sibles. On peut ^{de même} admettre, ^{dans un 1nême} atolne, plusieurs ^droites Ho, ^{avec la même valeur du} champ atomique, ^{les mêmes} périodes vibratoires en

dehors du champ, ^mais occupant, lorsque ^le champ

est créé, ^des positions distinctes. Dans les deux hypo-

thèses l’effet Zeeman observé serait l’ensemble des

changements qui correspondent à ^{ces divers cas simul-}

tanément réalisés.

Dans le choix des mouvements invoqués pour

expliquer ^{un cas donné du} phénomène ^{de Zeeman il}

y ^{a sans} doute un certain arbitraire. Il ne serait pas

exact de dire qu’on peut les choisir au gré ^{de sa fan-} taisie, simplement ^de façon ^à expliquer complètement

le cas particulier envisagé : ^Il y ^{a en} efl’et parfois

entre les changements magnétiques de diverses raies d’un mème corps, des relations simples. ^Je rappelle

par exemple qu’il y ^a, à ce point ^{de vue, des} rapports

étroits entre les raies des diverses séries secondaires

(les ^trois raies bleues du zinc, _par exemple, repré-

sentées par les fige ^{4, 5,} 6) ^comme il y ^{en a entre} les deux raies D du sodium. Il faut donc évidemment,

1. C’est à dcssein que j’emploie systématiquement ^{le mot}

atomes alors que Ritz dit ^souvent molécules.

dans tous ces cas, faire en sorte qu’il y ait aussi des relations simples ^{entre les} mouvements atomiques auxquels ^{on fait} appel.

Les autres explications théoriques qui ^ont été pro-

posées ^{des cas} complexes ^du phénomène ^{de Zeeman} comportent, ^elles aussi, ^un certain arbitraire. Si on

imagine par exemple, ^{comme on l’a fait,} des électrons associés, ^c’est par ^une configura Lion particulière,

choisie spécialement, que l’on explique ^{tel ou tel} changement déterminé. Mais ^un avantage ^{sérieux de}

la théorie de Hitz apparaît lorsqu’on considère l’en- semble des raies d’un même corps appaT’tenant ^à

tcne même série. On comprend aussitôt que le change-

ment observé pour l’une ^d’entre elles se retrouve iden-

tique, qualitativement ^et quantitativement, pour ^toutes les autres : rien n’empêche d’admettre en effet, que toute la partie ^de l’atome émettant l’ensemble de ces

raies, ^ce que Ritz appelle ^{le «} porteur ^{d’une série}

spectrale » soit animée du même mouvement d’en- semble, ^avec les mêmes relations’reliant au temps

les angles § ^{et 6. Cette} règle, d’importance ^fondamen-

tale, rattachant le phénomène ^{de Zeeman aux séries} spectrales, ^{est ainsi} expliquée ^d’une façon ^extrême-

ment simple : ^cela seul aurait dû suffire à attirer l’attention sur la théorie qui conduisait à ce résultat.

Je montrerai dans la dernière partie ^{de ce travail}

que certains ^cas on l’observation longitudinale ^a

montré un effet Zeeman positif, ^{de sens inverse à}

celui habituellement observé, ^rentrent également ^dans

cette théorie ; je ^{montrerai aussi} qu’on peut illustrer,

par des expériences, ^la façon ^{dont on} peut ^se repré-

senter l’origine ^{de ce mouvement} tourbillonnaire

atomique qui joue ^{un rôle} essentiel dans la théorie de Ritz.

[Manuscrit reçu le 12 août 1911.]

Deux expériences ^{nouvelles sur} les rayons magnétiques

Par A. RIGHI

[Université ^de Bologne.

Laboratoire de Physique.]

1. L’expérience ^{bien connue,} due à J.-J. Thomson,

de l’anneau lumineux, qui ^se forme dans un ballon contenant de l’air raréfié, lorsque ^des décharges ^élec- triques traversent un fil qui l’entoure formant ^une bobine plate ^de quelques ^{tours bien} isolés, présente

des particularités intéressantes, lorsqu’on ^l’exécute

en champ magnétique.

Laissant a côté les déformations curieuses, présen-

tées par la luminosité du ballon lorsque ^le charnp

n’est pas dirigé perpendiculairement ^au plan ^{de l’an-}

neau, j’ai observé les phénomènes ^suivants lorsque

cette condition est remplie.

Suivant le degré de raréfaction de l’air, l’intensité des décharges ^{et celle du} champ, ^l’anneau s’élargit quelque peu suivant la direction perpendiculaire ^a

son plan, ^{ou hien il se dédouble. En outre il} s’ap- proche quelque peu ^ou il s’éloigne ^{de la bobine} qui produit ^le champ. ^Ce déplacement change ^{de sens soit}

par inversion de la direction du champ, soit par inversion de signe ^des charges ^{dans le} condensateur

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01911008010037301

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ilui fournit les décharges. ^Mais ai ^observe toujours

que ^le déplacement ^de l’anneau cst plus itiarqué,

dans le cas ou il s’approche de la bobine que dans le

cas contraire. Ensuite j’ai vérifie que 1 attraction

apparente de l’anneau par la bobine ^a lieu, lorsque ^la décharge ^{dans le} fil, qui ^{entoure le} ballon, ^{a une di-}

rection telle, que ^ce fil serait repoussé par la bobine

l11agnétisante, ^ce que ^l’on pouvait prévoir. J’ajoute enfin, que lorsque l’intensité du champ ^{croît assez,}

l’anneau pâlit ^{et finit} par disparaitre.

Mais le phénomène, que principalement je ^{tiens à}

décrire, consiste dans l’apparition, ^{souvent soudaine,}

d’une nouvelle luminosité moins intense que celle de

l’anneau, ^et présentant ^les caractères de celle qui

constitue les rayons inagnétiqucs (ou magnétocato- diques).

Elle s’observe mieux lorsque ^les spires parcourues par les décharges ^{forment une bobine} plate ^AB (fig. 1), ^dont l’ouverture intérieure a un diamètre

Fig. 1.

moindre que celui du ballon P. Celui-ci ^est alors

placé ^{entre les} spires ^{AB et la bobine R,} qui pro- duit le champ magnétique.

Il est commode de produire ^les décharges ^{dans la}

bobine inductrice AB en faisant communiquer ^ses

extrémités avec les armatures extérieures de deux condensateurs en cascade (par exemple ^ceux qui géné-

ralement se trouvent dans une machine a influence),

et laissant éclater des étincelles de longueur ^conve-

nable entre des boules, qui communiqnent ^{avec les}

.

armatures intérieures.

Sans champ magnétique on avec un champ ^faible

il se forme dans le ballon l’anneau lumineux ab;

mais ^en augmentant graduellement l’intensité du courant magnétisant ^{dans la} grande ^{bobine Pi, on voit} apparaitre ^une luminosité abc d, ^{formant une} espèce

de tronc de cône creux, qui part ^{de l’anneau et} s’étend de plus ^en plus ^{vers le} pôle ^{dé la bobine n.}

Sur ce cunc la lumière n’est, généralement pas distri- buée uniformément ^{et elle ne s’étend} pas également

suivant les génératrices, de manière que ^en cd elle est

frangée ^{et non} pas ^limitée circulairement. Toutefois,

vl la rigueur, ^{le tube} lumineux n’a pas exactement la forme conique, ^{mais il est} légèrement ^{évasé en} ab, présentant ^{ainsi un peu la forme du} pavillon ^d’une

trompette. ^La luminosité nouvelle semble donc forlner un tube de force du champ magnétique ^créé

par la ^bobine R. Mais il faut noter, qu’avec ^un champ très intense l’ouverture cd se rétrécit, ^et alors la forme de pavillon s’accusc mieux.

yraisemblablement la formation de cette lumino-

silé, _que je ^n’hésite pas ^à considérer comnle un

faisceau de rayons magnétiques, ^{est due aux électrons}

mis en liberté _par ionisation dans la région occupée

par ^la décharge ^{annulaire ab. On a donc} un cas sem-

hlahle à celui des rayons magnétiques, qu’autrefois je parvins ^{à tirer} des rayons ^canaux. Je vais avoir l’oc- casion de rappeler ^{cette dernière} cxpéricnce.

2. La deuxième expérience, que j’entends ^décrire

dans cette note, ^a été exécutée avec le tube à

décharges représenté ^{dans la} figure 2. Avant d’aborder la description ^{de cette} expérience, je crois utile pour la clarté de rappeler, ^en profitant ^{de la} figure ^2,

les résultats que j’obtins ^{autrefois en faisant} agir ^le champ magnétique ^sur les rayons ^{canaux 1.}

Le tube de la figure 2 comprend ^une partie large

MN et une partie ^étroite NP, cylindriques ^{et coaxiales.}

Le diamètre extérieur de NP est tel, qu’on peut ^l’in- troduire dans le trou pratiqué dans le noyau de ^la bobine destinée à produire ^le champ magnétique. ^Il

contient l’anode A de forme quelconque ^{et la cathode} plane ^{et inclinée C, dans} laquelle ^{on a} pratiqué ^une

ouverture étroite dirigée perpendiculairement ^{à ses}

faces. Pour que ^cette catllode s’adapte ^{bien aux} parois

du tube, ^on l’a construite ^en faisant deux coupes

obliques ^et parallèles ^{dans un} cylindre d’alaminium, dont le diamètre est égal ^au diamètre intérieur du tube NP.

En excitant le tube soit avec une batterie de 2600 petits accumulateurs, ^avec insertion d’une forte résistance liquide pour ^éviter des courants trop forts,

soit avec une machine à influence, ^{on voit se} former,

si la raréfaction de l’air est convenable, le faisceau de rayons ^{canaux a,} ayant pour origine ^la petite ^ouver-

ture de la cathode.

Si alors on envoie un courant dans la bobine qiii

contient le tube NP, ^{on voit se} former ^un deuxième faisceau b, qui ^{se courbe} sensiblement suivant les

lignes ^{de force} magnétique, lorsqu’on approche ^laté-

ralement un nouveau pôle magnétique. Ce faisceau b de rayons magnétiques ^est tiré ainsi des rayons

canaux.

1. Le Radium, ⁷ (1910) ^89).

375

Si la cathode C est perpendiculaire a l’axe du tube,

le faisceau de rayons ^canaux, qui ^{est alors} dirigé

suivant l’axe, ^ne paraît pas être modifié _{par le} champ

Fig.2.

magnétique. ^{Mais si on le} reçoit ^{dans une chambre} de Faraday, ^on reconnait que la charge positive qu’il transporte ^{diminue de} plus ^en plus lorsqu’on ^fait

croître l’intensité du champ 1.

Si l’on adopte l’hypothèse, proposée par moi, suivant laquellc les rayons magnétocathodiques ^ou magnétiques ^{ne sont} pas simplement des rayons ^catho-

diques ^déformés par ^le champ, mais contiennent des

systèmes ^neutres analogues ^{à des étoiles doubles,}

rendus moins instables _par le champ, ^{et constitués}

par des ^électrons négatifs accouplés ^{avec des ions} positifs, j’ai prévu ^et expliqué ^ces faits. Ainsi, _par exemple, le dernier que j’ai rappelé s’explique par la circonstance _que, lorsqu’il y ^a champ magnétique, ^un

certain nombre d’ions positifs, constituants prin- cipaux des rayons ^canaux, ayant ^{contribué à la for-}

mation desdites étoiles doubles, transporte ^{à la} chambre de Faraday, ^{ou du moins} dirige ^{vers elle,}

des électrons négatifs, qui ^{sans cela ne} pourraient

pas y arriver.

L’expérience, que je ^vais décrire, ^{est destinée à}

confirmer cette interprétation. Elle réclame l’emploi

de deux disques métalliques ^{E, F,} auxquels ^{les fais-}

ceaux a et b cèdent les charges qu’ils transportent.

Mon hypothèse ^fait prévoir ^{que le} disque ^{F, sur} lequel ^{arrivent en} prévalence ^des couples ^{neutres, ou} séparément ^{les électrons et les ions} (mi ^{les ont cons-} titués, ^{ne doit recevoir aucune} charge, ^et que le

disque E doit recevoir ^une charge positive ^d’autant plus faiblc, que ^le champ magnétique ^a plus ^d’inten- sité, parce que ^ces couples ^{se forment avec des}

ions positifs soustraits au faisceau a.

Pour réaliser cette expérience ^{on met à’une ma-}

nière permanente ^{la cathode C en} communication directe avec la terre, ^{et on établit une} communication

avec la terre ^au moyen du fil d’un galvanomètre (dont ^{une boite} de résistances placée ^{en dérivation}

permet ^de régler la sensibilité suivant le besoin) ^soit

pour le disque E, soit pour le disque ^{F. Le courant}

entre les électrodes A et C peut ^être fourni par ^une 1. Loc. cil., p. 85.

machine à inluence, ^{car il} doit avoir une petite

intensité. Si _par l’emploi des accumulateurs on uti- lise un courant plus ^intense, le résultat de l’expé-

rience est moins net à cause

du fait, qu’alors le faisceau de rayons ^canaux devient dinus,

et, non seulement le disq:ue E, ^{mais le} disque ^{F aussi se} charge positivement.

Voici les résultats obtenus.

Lorsque ^le galvanomètre ^est

inséré entre F et la terre,

on n’a pas ^de déviation ni avec

ni sans champ magnétique,

ou, s’il y ^{a une} petite ^dévia- Lion, ^{elle ne} change pas quand ^{on établit le} clamp.

Si au contraire le galvanomètre ^{est réuni à E, on}

a une déviation, qui indique ^{un afflux} d’électricité

positive ^au disque ^à l’intérieur du tube. Cette dé- viation diminue de plus ^en plus lorsqu’on ^{crée le} champ magnétique, ^et qu’on ^{fait croître son inten-}

sité.

Je rapporte ^{ici deux séries de} mesures, pour les-

quelles ^{le courant} dans le tube avait l’intensité de

1/3 ^de milliampère; ^le champ magnétique ^{est me-}

suré, ^commc d’habitude, ^{à 15 mm.} de la face polaire

de la bobine, ^face qui ^{se trouve au} voisinage

de N.

On voit ainsi que les prévisions ^{sont confirmées}

par ^ces expériences.

On pourrait supposer que la diminution de la

charge positive transportée par le faisceau a soit ^due

à une modification produite par le champ, ^{dans le} réginie ^de décharge ^entre les électrodes A ^et C. Mais

ce doute apparaît peu légitime ^{si l’on} considère : 10 que le champ magnétique ^{dans la} place occupée

par le tube NP est certainement très faible, ^même négligeable lorsqu’il ^{a une} valeur faible (par exemple

dans les cas où il vaut 192 ou 240 gauss) ^{cn dehors}

de la bobine ; 20 qu’un galvanomètre ^{inséré entre}

l’anode A et la source du courant n’indique pas la moindre variation d’intensité du courant, lorsqu’on

excite la bobine.

[Manuscrit reçu lp 1er août 1911.]