Analyse spectrale de la lumière propre du bromure de radium cristallisé

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Submitted on 1 Jan 1906

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Analyse spectrale de la lumière propre du bromure de radium cristallisé

F. Himstedt, G. Meyer, Léon Bloch

To cite this version:

F. Himstedt, G. Meyer, Léon Bloch. Analyse spectrale de la lumière propre du bromure de radium

cristallisé. Radium (Paris), 1906, 3 (12), pp.359-361. �10.1051/radium:01906003012035901�. �jpa-

00242211�

359

Énergie rayonnée par le radium1

Par J. ^PRECHT,

Professeur à l’École technique de Hanovre.

’AI étudié ^{a nouveau, au} moyen ^d’un montage J ^aussi parfait que possible du calorimètre a glace,

la tluestion jusqu’ici ^irrésolue de savoir si l’éner-

gie ^des particules chargée ^émises par ^{le radium} repré-

sente une fraction notable de l’énergie totale mesurée par la chaleur produite. Je ^me suis servi de 2j inilli- grammes de ^bromure de radium débarrassé d’eau de cristallisation et abandonné à lui-même depuis long-

temps. ^{Dans cet} état, ^on peut considérer le sel comme un corps homogène ^{bien défini. On a} d"abord mis le radium tout selll dans le calorimètre, puis ^{le même}

radiun1 ^sous enveloppe ^de plomb, ^{et on a mesuré dans}

les deux cas la chaleur dégagée.

Le calorimètre était muni d’une enveloppe ^{vide des-}

tinée n faire protection ^{comme dans les vases deDewar.}

On a employé, pour les lecture,, ^des dénivellations calo-

l°imétriclues ^{faibles, bien} qu’on diminuât de la sorte les épaisseurs ^de plomb utilisables, parce qu’autre-

riment les perturbations auraient été trop i nlportantes.

On a tenu compte ^{dans la} manipulation du calorimètre de toutes les indications de Dieterici. Lu chaleur était mesurée par pesée ^{du mercure} aspiré. ^{Tout le calori-} mètre, y compris ^{les deux} chemises de glace, ^{le tuhe} capillaire ^{et le vase de} pesée, était enfermé dans un

grand réfrigérant à glace.

Malgré ^{toutes les} précautions, ^on n’a pu dépasser ^la précisiou du centième à cause de la petite quantité

de radium dont ^on disposait. ^{Mais cette} précision

suffit pour mettre nettement en évidence les résultats suivants :

Le bromure de radium, débarrassé d’eau de cristal- lisation, ^{donne un} dégagement ^{de 122,2} calories par heure et, par gramme de radium. Ce dégagement ^de

chaleur augmente notablement si l’onenfermeleradium

Solls plomb. ^{Pour une} épaisseur ^de plomb ^{de 1 milli-}

mètre en chiffres ronds, la chaleur est 126,9 ^calories.

Pour ^une épaisseur ^{de 5} millimètres elle est de 134,4 calories. Pour des épaisseurs plus grandes la chaleur

n’augmente pas.

Il suit de là que l’absorption ^du plomb augmente ^de 12,2 ^calories par ^{heure et} par gramme de radium la

quantité d’énergie rayonnée ^{sous forme} calorifique.

Comme on observe des ell’ets électriques ^et chimiques

au delà de l’épaisseur indiquée, il s’ensuit que l’é-

nergie correspondante ^{à ce} rayonnement est, ^aux

erreurs d expérience près, inférieure li 1/10e de calorie par heure.

Ce résultat permet ^de distinguer plus ^nettement qu’on ^ne l’a fait les rayons ^{et les} rayons y. Il ^serait

convenable d’appeler rayon y ^ce qui traverse 3 milli- mètres de plomb. ^{Il est} probable que la plus ^grande partie ^de l’énergie rayonnée par le radium ^en l’absence de plomb ^{est due ii} l’énergie cinétique ^des parti-

cules u.

La ^masse totale des rayons B ^{émis en une heure est} de 1,6.10-12 gramme (si l’on pose la vitesse moyenne

égale ^{a 2,3.1010} centilnètres par sec.).

Il est remarquable que le coefficient d’absorption

du plomb ^déterminé par Paschen ^au moyen ^{d’une mé-} thode électroniétrique ^de charge spontanée prise ^{par le}

radium se soit montré constant et très petit pour ^des

épaisseurs ^de plomb dépassant ^5,5 millimètres.

La comparaison des résultats obtenus ici avec des résultats antérieurs conduit à admettre que le bro-

mure de radium est un n1élange de deux fornles cris- tallisant l’ulte avec deux, ^{l’autre avec} six lnoléeules d’eau de cristallisation.

Traduit de l’allemand par LÉON BLOCH.

Analyse spectrale ^{de la} lumière propre

du bromure de radium cristallisé2

Par F. HIMSTEDT et G. MEYER, Professeurs à l’Université de Fribourg. ^{i. Br.}

LE ^{présent rapport} décrit la suite des recherches dont l’un de nous a déjà ^{entretenu le} Congrès

international de Liége1. On s’est servi du spec-

trographe ^en quartz ^utilisé précédemment ^en fixant à la

’1. Voir Le Radium. t. II. n° 12, ^{dpcpmhro 4905.}

cire sur la fente de l’appareil trois cristaux de Ra Br, 2

laissant nntre eux deux intervalles libre. La len-

1. Communication rail t’au Congrès ^de Stuttgart, septembre 1906.

2. Communication présentée ^au Congrès ^{de Stuttgart.}

septemhrp ^1906.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01906003012035901

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tille collimatrice était hermétiquement mastiquée

dans le tube portant ^la fente, ^{et ce tube a son tour}

était m.astiqué hermétiquement ^{dans un tube de verre} présentant ^{en face de la lente une fenêtre de} quartz.

On pouvait ^faire le vide dans le tube de verre et en

même temps ^{dans le} collimateur au moyen d’une ^tu- bulure latérale a robinet. Le spcctrographe ^{était en-}

fermé dans une boite de fer-blanc présentant ^une

fenè re de quartz ^{en face du} collim;iteur ; ^{il était} pos- sib e de la sorte de projeter ^{sur la fente de} l’appareil

au moyen d’une lentille cylindrique ^en quartz 1 image

de la partie capillaire ^{d’un tube} de Geissler ^et d’obte- nir le spectre ^de comparaison de l’azote. Le specctro- graphe ^{était, relié} métalliqrement a ^{la boite de fer-}

blanc et celle-ci, par la conduite de gaz, ^au sol.

1 e spectre ^de la lumière propre des cristaux de Ra Br2 ^{a été} pris ^{avec des} temps d’exposition ^{de 7 à} 10 jours, le tube collimateur était renipli ^de CO2’ CO, ^H,

d’air ou d’hélium. Les gaz étaient desséchés, ^{et le} collimateur vidé plusieurs ^{lois au} moyen de la trompe

à mercure avant admis ion dénnitivc des _gaz.

Quel que ^soit le gaz, ^on obtient le spectre ^continu de phosphorescence des cristaux. Sur tous les clichés

ce specire apparait ^{sous forme de trois} bandes obscures

séparées par deux intervalles clairs ^et de hauteur cor-

respondant ^à la dimension des cristaux. Dans deux gaz, l’azote (air) ^{et l’hélium, on observe, outre ces trois} bandes, des bandes perpendiculaires qui ^traversent

tout le champ, y compris ^les intervalles entre les trois bandes parallèles, ^ce qui témoigne que le gaz ^est devenu luminescent dans le voisinage des cristaux. Sur

un cliché on a pu ^{suivre cette} luminescence jusqu’à

une distance de 5 millimètres d’un cristal long ^de 0,9 millimètres environ. De nombreuses expériences

nous ont convaincus, conformément aux résultats d’autres chercheurs, _quc l’azole lumiuescent au voisi- nage d’un cristal de lla Br2 ^{émet le} spectre ^{de bandas} de l’aiote d ins un tube de Gei ster. On n’a fait qu’une expérience ^avec 1°héliuiii et les résultats doivent ètre donnés sous rés rves. Le gaz provenait ^{de la clévéite,}

avait été purifié, ^{et reconnu} exempt ^{d’azote à l’ana-}

lyse sp ctrale. Les clichés _montrent, outre le spectre contiiiu, trois raies faiblI s traversant tout le champ, ^la plus ^forte voisine de 405 _u03BC, et pouvant ^{bien être} dans les cond,tions de l’expérience ^{la rair 402,6} 03BC03BC de rheliuln. La faible intensité des autres raies ne

perm ^{et aucune} estimation (:e la longueur d’onde. Nlais

on peut ^{dire avec certitude} que les bandes de l’azote sont absentes. Elles n’existent pas davantage quand

les cristaux de Ha Br, ^{SP trouvent dans} CO2, ^{CO ou H.}

On peut ^{donc dire} que seuls l’azote ^et l’hélium émettent de la lumière ultra violette ^sous l’action de Ra Br, ^{les autres} gaz CO2, ^{CO et} H n’en émettent pas.

Cette propriété ^{est sans} rapport ^avec la sensibilité des gaz ^aux réactions spectrales dans les tubes de Geissler,

car CO, qui n’est pas excité par Ra Br2, ^{est un des} gaz

qui ^{se décélent rr} l’analyse spectrale à l’état de traces

infinitésimales.

L’émission lumineuse ne peut pas ^être produite par

une décharge consécutive ii la charge électrique que

prendraient spontanément ^les cristaux de Ra l)r,. ^C’est la un etl’et improbable puisque ^{les cristaux sont pressés}

contre les parois ^{d’une fente reliées an sol. De} plus ^nous

avons photographié ^au moyen d’un spectrographe ^en quartz ^le spectre d’étincelle entre pointes métalliques, produit par ^une niachine â influence dans ditlérents gaz, ^et nous avons trouvé que dans 1 hydrogène ^{les deux} poinles ^{sont seules} lumineuses, _{alors que} dans 1 air et

dans CO, l’e·pace ^entre pointes ^seiiible également

lumineux. La décharge ^{excite donc l’air et H de la}

même manière que les cristaux de lia Br2, ^{mais le}

contraire se passe ^avec CI’.

Nous pouvons démontrer par ^les arguments ^sui-

vants qu’il s’agit d’une luminescence des _gaz produite

par les rayons ^{oc : :}

10 Des expériences ^{de B. W aller,} concordantes avec

celle _que nous avons entreprises, ^montrant que des lames rerouvertes de radiotellure suscitent dans l’azote l’émission d’un spectre ^de baiides;

2" L’émanation du radium mélangée à ^{l’air excite}

l’émission du spectre de bandes de l’azote. Dans un

flacon de 1/2 ^{litre environ se} trouvait de l’eau jus- qu’aux 2/5 ^{de la hauteur, et cette eau contenait en} suspension ^un peu de Ra CO3. ^{Au bout de} quelques

mois il s’était rassemblé dans l’air du flacon beaucoup

d’émanation et le flacon tout entier était vivement lumineux. Un cliché pris ^{de telle façon que la moitié}

de la fente ^se trouvait en face de l’eau et l’autre en

face de l’air, ^{a montré} _{que le} spectre de l’eau était

un spectre continu alors _que le spectre ^{de l’air} pré-

sente les bande s de l’aznte;

50 On a mis dans un tube de verre environ 20 mil-

ligrammes ^{de Ra} Br, ^{avec de l’eau.} Les gaz dégagés

avec l’emanation se rcndaient dans ^un tube de quartz étroit, ^ouvert _{par le} ^{haut. Le} spectre ^de l’émanation dans le tube de quartz présentait ^{les bandes de}

l’azote.

Ces expériences ^montrent que ^les corps qui pos- sèdent seulement un rayonnement ^{u, comme le} radiott-Ilure et l’énianaiion du radium, ^{excitent le} spectre ^{de bande de l’azote. Si nous combinons ce}

résultat avec les indications de Lord et Lady Iluggins

que les rayons B n’excitent pas 1,- spectre ^{de bandes}

quand ^{oa arrête} par ^{le verre} l’action des rayons ^a,

nous arrivons à la conclusion suivantc : les rayons ^ce excitent la luminescence de l’azote et probablement

aussi de l’hélium, ^{mais non celle de} H, Cu2, ^CO.

Discussion.

STARK (Hanovre) : Je voudrais faire une remarque

sur les expériences ^et proposer ^une explication. ^Je

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crois qu’on ^{est d’accord sur} t’identité des _{raynns x} et des rayons ^canaux. Quand ^les _rayons ^{canaux traversent}

un gaz, ils l’ionisent toujours ^et celui-ci émet son

spectre ^{de bandes. On deBrait} s’attendre à la même chose avec les rayons ^x. En f’ait, ils ionisent tous les gaz qu’ils traversent; dans ^l’azote ils excitent en

même temps ^le spectre de bandes. Quand les rayons ^x traversent H et CO2 ^on n’a pas jusqu’ici observe de

spectre de bandes. Ce sont là les résultats expérimen-

taux. Voici maintenant l’exllication que je propose.

J’ai émis l’hypothèse que le spectre ^{de bandes est dû à}

la recombinaison des ions. Il faudrait alors observer

un spectre de bandes au.,si bien dans H, CO2 ^{et CO}

que dans Az ; ^{tous ces} gaz ^{sont en} effet ionisés et

devraient être le siège d’une recombinaison avec émis- sion de lumière.

A rnon avis, ^{il doit en} être ainsi effectivement, ^seu- lement l’effet ^est beaucoup plus dil’ficile à mettre en

évidence. Je crois qu’on l’obtiendra avec des temps ^de pose suffisants. ^Sur les photographies des rayons

canaux, le spectre de bandes de H et de CO2 est ^aussi beaucoup plus ^faible que celui de Az. Les rayons B

ionisent également les gaz, ^et s’ils ne produisent ^pas

de luminescence appréciable, ^{cela tient sans doute à}

ce que l’ionisation et la recombinaison qu’ils pro- duisent sont petites par rapport à l’action des rayons a.

Réponse : ^{C’est à dessein} que je n’ai pas donné

d’explication, ^tous lcs gaz n’ayant pas ^{encore été étu-} diés. Je remarque pourtant que le spectre ^{de bandes}

de CO s’obtient toujours ^très facilement et que juste-

ment dans ce cas les rayons ^{x sont sans action.}

STARK (Hanovre) : Ma remarque ^se rapportait ^{à l’in-}

tensité du spectre ^{de bandes} produit par les rayons canaux, ^non à la lumière positive ^{d’un tube de Geissler}

ordinaire.

MARCKWALD (Berlin) : Y a-t-il d’autres gaz que l’azote et t’hélium qui deviennent lumineux sous

l’action des rayons a? J’ai indépendamment ^{de Walier}

constaté la luminescence de l’air sous l’action du polo- nium, ^mais je n’ai pas poussé ^mes recherches plus

loin à cause de la publication ^{du travail de Walter et}

parce que j’estimais ^avec raison que les physiciens

éclairciraient cette question plus vite que nioi. J’indi-

querai seulement qne, pour décider si ^ce gaz émet de la lumière, il existe un dispositif permettant ^une réponse dans les 24 heures, ^c’est _{celui que} j’ai ^décrit

dans les Verhandl. d. Phys. ^Geq. Naturellement, ^si

la réponse ^est positive, ^{on n’a} pas ^{encore de} spectre.

Reponse : ^{Nous avons laissé} les cristaux de Ra Br, pendant ²⁰ jours ^dans l’hydrogène, ^sans obtenir le spectre ^{de ce} gaz. Tous les gaz ^{ont au} préalable ^été

reconnus exempts ^{d’azote à} l’analyse spectrale.

RUNGE : Je tiens pour improbable que ^vous ayez

photographié ^{une raie de l’hélium. Si vous aviez}

obtenu 4026, ^{vous auriez aussi dù} obtenir 4472 qui

est la première raie de la série D3 ^a laquelle appartient

402o. Si vous aviez olitenu le spectre ^{de raies de} l’hélium, cela serait intéressant, ^mais il me semble

prématuré ^{de tirer cette} conclusion de la pholographie

d’une seule raie très faible.

Repo ^{nse : 11} y avait trois raies de l’hélium, ^mais trop faibles pour permettre ^{des mesures. Une seule}

d’entre elles a pu être déterminée et nous lui avons

assigné ^la longueur d’onde 405. Il faut ajouter que l’hélium était à la pression ^de 5/4 d’atmosphère.

RUNGE : J’ai ohtenu le spectre de l’hélium même

sous i/2 atmosphère. ^{Si vous avez} employé ^des plaques

sensibles aux couleurs, ^vous auriez dû obtenir Dg qui

est beaucoup plus ^intense que 4026.

MARX (Leipzig) : ^Le prof. lleyer croit que la lumi-

nescence tient nécessairement aux rayons «, Cela ^ne

me semble pas résulter absolument des expériences.

J.-J. Thomson a montré que le radium émet, ^{à côté} des rayons ^«, des rayons B ^{très lents à} pouvoir ^d’ioni-

sation intense. Ces rayons portent ^une charge ^con-

traire à celle des rayons ^{a et} empêchent, ^{comme on} sait, ^{de montrer} électrométriquement ^la charge ^des

rayons ^a, Celle-ci n’apparait, ^{comme l’a montré} Rutherford, que si l’on dévie mabnétiquement ^les

rayons cathodiques ^lents. La luminescence peut ^donc

aussi bien être produite par les rayons a ^{lents que}

par les rayons ^«.

Repo,ise ^{: Je crois} qu’il s’agit ^{d’une action des}

rayons ^(x. On peut suivre la luminosité dans _{le spec-} troscope jusqu’à 5 millimètres des cristaux de bromure de radium. Dans les expériences ^{de Walter et Pohl,}

relatives au mème sujet, l’action lumineuse s’observe

encore à plusieurs centimétres, c’est-à-dire â une dis- tance qui ^est de l’ordre du parcours des rayons ^«. Je

ne connais rien de l’absorption ^des rayons cathodiques

lents.

Traduit de l’allemand par LÉON ^BLOCH.