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Submitted on 1 Jan 1910
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To cite this version:
A. Righi. Potentiel de décharge dans le champ magnétique. Radium (Paris), 1910, 7 (10), pp.285-288.
�10.1051/radium:01910007010028500�. �jpa-00242432�
Potentiel de
décharge
dans le champ magnétiquePar A. RIGHI
[Laboratoire de physique de l’Université de Bologne.]
La première observation de l’influence du magné-
tisme sur le potentiel minimum qu’il faut appliquer
à un tube à décharge, pour que ce phénomène ait
lieu, remonte, je crois, à ule vingtaine d’années.
A cette époque je m’occupais des phénomènes photo-électriques; mais j’eus occasion de constater
aussi certains faits nouveaux qui pouvaient se pro- duire dans l’air raréfié, même sans l’action de radia- tions. Ces faits sont : l’existence de la distance cri-
tique, c’est-à-dire qu’il y a une distance entre les électrodes pour laquelle le potentiel de décharge est minimum; la diminution du potentiel de décharge
pour les petites distances, produite par un champ magnétique.
A ce qu’il paraît, ces phénomènes passèrent ina-
perçus, car beaucoup plus tard ils ont été établis à
nouveau par d’autres physiciens.
Suivant mes anciennes observations, un champ magnétique produit une diminution du potentiel de décharge quelle que soit sa direction, longitudinale
ou transversale, par rapport à la droite qui va d’une
électrode à l’autre. Suivant d’autres physiciens, et particulièrement 51. Meurer, qui a publié un travail
récent sur ce sujet, un champ transversal augmente le potentiel de décharge. Une observation faite par M. Warburg, dans le cours de ses recherches clas-
siques sur le retard de la décharge, rend ce fait très probable; et des recherches de M. Lehmann et de M. Sieveking, sur la perte de charge d’un électromètre dans le vide pro voquéc par un champ m,,ignéticlue,
concordent avec l’énoncé relatif au champ longitudinal.
files nouvelles expériences ont donné des résultats très différents. En effet, j’ai trouvé que, soit avec le
champ longitudinale soit avec le champ transversal,
on a tantùt une diminution, tantôt une augmenta-
tion du potentiel de décharge suivant l’intensité du
champ.
Voici quelle a été la disposition expérimentale adoptée après un certain nombre d’essais.
La force électromotrice est fournie par une bat- terie de petits accumulateurs, dont on peut rapide-
ment augmenter le nombre d’une unité à la fois au
moyen de contacts glissants. Un galvanomètre, une grande résistance (colonne d’alcool) et le tube à décharge sont placés dans le circuit de la batterie.
La dernière forme adoptée pour le tube à décharge
est celle que la figure 1 montre a l’échelle de 1 : : 3.
Le tube est placé entre les pôles (à distance variable)
d’un électro-aimant, au moyen duquel on peut obtenir
des champs jusqu’à 9000 unités environ, méme
lorsque les pièces polaires sont écartées de 2,5 cm. Il
suffit évidemment de tourner de 90° le tuhc autour
Fig.1.
de son axe pour passer du cas où le champ est longi-
tudinal au cas où il est transversal.
On fait les mesures de la manière suivante : on
ajoute un à un des éléments nouveaux a la batterie d’accumulateurs jusqu’à ce que le galvanomètre dévie brusquelnent, ou bien jusqu’à ce que la décharge apparaisse dans le tube observé dans une demi-obscu- rité. Par le jeu de quelques interrupteurs a mercure,
la batterie est alors mise en rapport avec un électro- mètre, qui en mesure la force électromotrice, puis
les électrodes sont mises en communication avec la terre pendant un certain nombre de minutes; après quoi on procède à une mesure nouvelle, par exemple
avec une nouvelle intensité du champ magnétique.
Les premières expériences ln’ont fourni les rensei-
gnements qui suivent.
L’action du champ n’est remarquable quc lorsque
la distance qui sépare les électrodes ne dépasse pas la distance critique; les mesures ne sont aisées que pour les raréfactions que j appelle moyennes (depuis
0,2 ou 0,3 mm. jusqu’à 1 iiiin. environ), c’est-à-dire pour des pressions qui diff’ërent peu de celle pour
laquelle la décharge a lieu avec la plus petite diffé-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01910007010028500
ces pressions moyennes que les rayons cathodiques
en champ magnétique, que j’appelle rayons magné- tiques, révèlent mieux leurs singulières propriétés.
Aux pressions plus élevées, non seulement la dis- tancc critique devient très petite, ce qui oblige à placer les électrodes à une distance très faible entre eux. mais on reste quelquefois incertain sur l’instant
Fy. 2.
où la décharge commence, a cause du fait qu’elle est
d’abord lentement intermittente. Avec les pressions
très faibles, il y ,i une difficulté d’autre nature. En
effet, le galvanomètre donne d’abord une déviation
très petite, qui s’accroît rapidement lorsclu’on aug- mente le nombre des accu-
mulateurs, d’oû une in-
certitude évidente, que l’on rencontre aussi si, an lieu d’observer le galvano- mètre, on guette la lumière dans le tube.
On aura une idée des résultats auxquels jl’ suis
parvenu en observant les courbes des figures 2 et 3, qui ont pour abscisses les
valeurs du champ nlagné- tique et pour ordonnées les potentiels de décharge.
La ngurc ’2 se rapporte au
cas du champ longitudi-
nal, c’est-à-dire (pie le tube est placé entre les
pôles comme le montre la figure 1 ; la figure 3 se
rapporte au cas du champ transversal.
Eii réalité, aii lieu d’un tube unique en ai em- ployé trois, qui ne digèrent entre eux que par la distance qui sépare les deux disques d’aluminium
emploies comme électrodes, Dans l’un de C(’’’- tubes
cette distance est ile 0,:) mm. et ce sont les courbes AA
dans un autre tube (courbes BB) la distance entre les électrodes est 1,2 mm. ; dans le troisième (courbes CC)
ladite distance est de 8 mm. La pression est dans tous
les cas 0,64 mm.
ij-ii coup d’0153il sur la figure 2 montre :
Qu’un champ longitudinal peut, suivant son inten-
silé, augmenter ou diminuer le potentiel de décharge:
Qu’en augmentant gra- duellelllent l’intensité du
champ depuis zéro jusqu’à plus que 8000, on obtient d abord une diminution du potentiel de décharge, puis on arrive a un mini-
mum, après quoi ledit po- tentiel augmente de nou-
veau ;
Que cette augmentation
est telle, qu’on arrive a
des potentiels plus élevés
que sans l’action de l’ai- mant, c’est-à-dire que le
magnétisme produit alors
une augmentation du potentiel de décharge;
Et enfin. que ces effets sont d’autant nloins pro- nonces que la distance entre les électrodes, tout en res-
tant moindre de la distance critique, est plus grande.
Fig. 3.
L’examen clula figure 3 montre que pour un champ
transversal d’assez faible intensité on a des effets semblables à ceux produits par le champ longitu- dinal ; mais, du iiiuiiis pour des distances d électrode s
assez petites, tn augmentant assez l’intensité du
champ, Ull arrive à un maximum du potentiel, lequel
diminue donc pour les champs encore plus intenses.
D’ou cette conséquence, clue les courbes de la figure 3,
par exemple la courbe AA, peuvent être coupées el
trois points par une droite parallèle à l’axe des inten- sités magnétiques. C’est le cas pour la droite hori- zontale qui correspond à 460 volts, et l’expérience
suivante, très facile 1l répéter, reste tout expliquée.
Ayant appliqué 460 volts aux électrodes, on approche
peu il peu du tube l’électro-aimant, et l’on voit le tube
s’allumer à un certain moment, puis s’étcindl’c, et
Enfin devenir lumineux une deuxième fois.
La forme des courbes suggère diverses expériences démonstratives, qui ne nécessitent pas l’emploi d’un
électromètre. J’en décrirai une comme exemple; ellc
démontre l’existeiice du minimum.
On applique une force électromotrice de 460 volts
au tube de la courbe AA (fig. 5), après avoir excité
un champ de 1000 unités. La décharge n’a pas lieu,
car, avec un champ de cette intensité, elle exige un potentiel bicn plues clevé ; mais elle se produit lors- qu’on interrompt le courant dans l’électro-aimant;
cela a lieu au moment où le champ décroissant passe par unc valeur déterminée pour laquelle 460 volts
suffisent.
La complexité des résultats obtenus semble indi- quer le concours de plusieurs causes différences, et il
serait très difncilc de formuler, dès i présent, une explication satisfaisante. Toutefois, je suis d’avis qu’il
y a trois causes détern1inantes dont il faut tenir
compte certainement.
La prenlièrc, qui est la seule dont on ait parlé jus- qu’ici, réside dans lcs inodifications que le champ produit dans les trajectoires des électrons émis par la cathode. A la rigueur, on devrait y ajouter les
modifications analogues subies par les trajectoires
des ions ; mais celles-ci sont certainement très faibles.
On expliquera ainsi une augmentation du potentiel
de décharge sous l’action d’un champ transversal,
car les électrons, au lieu de se diriger directement t de la cathode à l’anode, décriront des arcs de cercle.
Le .fait a été démontré par 1B1. Meurer, et jc l’ai re-
troué aussi avec mes tubes, lorsque la pression était
très faible.
Mais pour les raréfactions moyennes employées
dans 11les expériences, le parcours libre des électrons est très court, et leur déviation magnétique moins important. Il faut donc eliercliei- d’autres explica- tions, d’autant lllus que celle qu’on vient d indiquer prévoit une différence très marquée entre l’effet d’un
champ transversal ou d’un longitudinal, différence qui, sauf pour les grandes intensités, n’existe pas.
Les deux causes hypothétiques dont je wis parler correspondent mieux à ces exigences.
J’ai expliqué autrefois certains phénomènes de la décharge dans le champ magnétique, en supposant que, dans les gaz ionisés, peinent se former des systèn1l’s neutres, électron négatif -- ion positif, dont
les parties constituantes tournent comme le-, deux soleils d’une étoile double, ou encore (vu la grande
dinérencc de masse) dont l’électron constitue un
satellite de l’ion. Si la distance entre l’électron eu l’ion est grande par rapport aux dimensions atomiques,
on pourra admettre que l’action sur l’électron se réduit à l’attraction électrique de l’ion, ce qui justifle les comparaisons que ,je viens de faire. J’ai montré que le champ magnétique augmente ou diminue la sta- bilité de ces doublets ; par exemple, ils gagnent en stabilité et résistent mieux aux chocs lorsque 1 élec-
tron tourne autour de l’ion dans le sens du courant
circulaire qui crée le champ. En partant de cette conception, et tenant compte du fait que, vraisembla- blement, entre ces deux etfets opposés il ii’N -t pas d’exacte compensation, on arrivera, peut-être, a une explication des faits, ou à comprendre du moins que, suivant l’intensité du champ, on ait des variations de
sens contraire pour le potentiel de décharge.
En troisième lieu, il 111C. paraît éddent que le
champ magnétique puisse modifier les orbites des électrons contenus dans les atomes, de même qu’il
modifie celles des électrons dans les doublets. Suivant les sens du mouvement et du champ, il pourra se faire que la séparation d’un électron par une collision soit facilitec ou rendue plus dil’licilc. Voila un nou- veau point de départ pour essayer une explication
des phénomènes que j’ai constates.
Et si vraiment il y a des cas, comme scmblent le démontrer les expériences citées de l’élcctrolllètre dans le vide, oit la décharge n’est pas précédée par
un mouvement d’ions sur lesquels le champ puisse
exercer une action, on sera forcé d’admettre, que l’action seule du magnétisme peut amener l’ionisa-
sallion du gaz. Cette hypothèse nouvelle, qu’il faudra
mettre à 1 épreuve de l’expérience, n’a rien d’invrai-
semblable.
En effet, il n’y a qu a supposer que la force-électro-
magnétique provenant âll champ et agissant sur un
électron d’un atome, puisse vaincre l’actioll des forces
électriques et électromagnétiques provenant des autres parties constitutives de l’atome. Si cela a lieu, on
aura aussi une diminution du potentiel de décharge.
Il est bon d’observer qu’il n’y a pas de différence essentielle entre l’action du champ sur l’électron d’un de mes doulilets et celle sur un électron faisant partie
d’un atome et, vraisemblablement, tous les cas inter-
médiaires entre l’atome et le doublet peuvent même
exister. On peut ajouter que souvent les collisions transformeront un atome en doublet ou réciproque-
ment, non pas d’un seul coup, mais par plusieurs,
et qu’il en sera de iiifnic lorsqu’un électron et un
ion positif tendent a former un atollll. Par exemple,
il peut se faire qu’un choc ,ur un atome n’ait d’autre
l’flet (me d éloigner quelque peu ull électron, et que d autres chocs successifs l’éloignent de plus en plus.
plus amplifiée jusqu a former avec l’ion positif
restant un simple doublet. line nouvelle collision pourra enfin séparer définitivement l’électron, c’est-
à-dire accomplir l’ionisation. Il est bien entendu
iju’uii choc pourra quelquefois détruire en tout ou partiellement l’effet des chocs précédents.
serve, on arriiera peut-être a établir une théorie acceptable, mais il faudra vaincre de grandes diffi-
cultés. Contentons-nous donc, en ce moment, des résultats expérimentaux, sauf à les compléter, s’il
le faut, par des recherches nouvelles.
[Manuscrit rcçu le 15 septembre 19101.
Sur la
projection
du radium BPar Louis WERTENSTEIN
[Faculté des Sciences de Paris. - Laboratoire de Mme CURIE].
Buss et Makower ont mis eii évidence a des pres- sions très basses la projection rectiligne des Ha A, B
et C, par de l’élanation condensée et celle du Ra B par le Ha .11. On pouvait se demander si, dans des
conditions plus rapprochées des conditions normales l’étude expérimentale de la projection radioactive était possib’c.
En admettant que le principe d’égalité d’action et
réaction s’applique au phénomène de la projection
due à l’éinission d’une particule x, on peut faire voir facilement que l’énergie d’un atome radioactif, lancé
à l’instant de l’explosion radioactive, doit être à
l’énergie d’une particule x dans le rapport inverse des masses de deux projectiles. L’énergie de projec-
tion d’un atome de Ra B devrait être ainsi le cinquan-
tième environ de l’énergie d’une particule i du Ra ,1.
Ce raisonnement portait u croire que la pénétrabilité
de la projection du Ra L dans l’air devait être mesu-
rable à des pressions de l’ordre de grandeur de 10 mil-
limètres.
1. - Parcours de la projection du Rall
dans l’air.
C’est (tans cet ordre d’idées quc j’entrepris une
étude de la projection du Ha B par le Ha A. Un pou- vait craindre que cc phénomène ne soit compliqué
par la projection simultanée du Ha C. Toutefois la
projection du lia C parait un phénomène très faible
au point de N tic du nombre des particules projetées.
La projection du Ha B est au contraire, ainsi qu’on le
serra dans la suite, à peu près complète, c’est-à-dire
qu’en première approximation, à chaque particule x du
Ra A émise correspond un atome de ltaB effectivement
projeté. Dans ces conditions on pouvait espérer éviter
la complication due au Ha C en employant des temps d’activdtion et de projection suffisamment courts afin de rendre la formation et la destruction du Ra A pré-
l. l,e Radium. 6 1909 182.
dominantes par rapport à celles des autres consti- tuants de radioactivité induite.
Les courhes obtenues indiquent que je recueillais,
par projection, du Ra B sensiblement pur.
L’étude de la projection du Ra B n’est possible que si l’on élimine les effets de diffusion de particules ar-
rêtées par le gaz. Cette diffusion doit être sensible
aux pressions basses et doit augmenter le pouvoir pénétrant apparent des projections radioactives. Or c’est un fait connu et d’ailleurs confirmé par ces
expériences que les atomes du RaB arrêtés se com-
portent comme des particules chargées positivement
Cette circonstance permet de se mettre à l’abri de la diffusion par l’emploi d’un champ électrique fort, qui
repousse de la surface, destinée à recueillir la pro-
jection radioactive, les atonles positifs du RaB, ayant perdu leur vitesse de projection.
Voici en quoi consistaient mes expériences.
J’activais pendant 6 minutes dans l’émanation du
radium, un disque de laiton A de 15 millilllètres de diamètre,. Ce disque était retiré au temps que j’ap- pelle 0, transporté dans la pièce oli se faisait l’expé-
rience (cette séparation de pièces est indispensable,
à causse de l’émanation qui s’échappe du flacon où l’activation se fait au moment ou on l’ouvre), il était
chauffé pendant quelques ilstants au-dessus d’une llaiiiiiic d’un bec Bunsen, pour dégager le peu d’éma- nation (lui’il pouvait absorber pendant son court séjour
dans l’émanation (cette précaution se montre tout a lut suffisante). L’activité du disquc était mesurée
au temps 1 min. 1/4 (par rayonnement a). Un dia- phragme convenable était employé si l’activité du
disque était trop forte pour être mesurée directe- ment. après, le disque était transporté dans
la cloche où se faisait la projection.
C’était une petite cloche de 50 centimètres à fond rodé (ng. 1). La partie supérieure de la cloche se
prolongeait dans un tube vertical auquel deux robi-
nets r1 1’2 étaient soudés. Dans le tube était Inasti-
