GOLDSTEIN. — On the electric discharge in rarefied gases [Sur la décharge électrique dans les gaz raréfiés ( 1 ) ] ; Phil. Mag., 5e série, t. X, p. 173 et 234; 1880

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Submitted on 1 Jan 1881

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GOLDSTEIN. - On the electric discharge in rarefied gases [Sur la décharge électrique dans les gaz raréfiés ( 1

) ] ; Phil. Mag., 5e série, t. X, p. 173 et 234; 1880

Foussereau

To cite this version:

Foussereau. GOLDSTEIN. - On the electric discharge in rarefied gases [Sur la décharge électrique

dans les gaz raréfiés ( 1 ) ] ; Phil. Mag., 5e série, t. X, p. 173 et 234; 1880. J. Phys. Theor. Appl.,

1881, 10 (1), pp.531-536. �10.1051/jphystap:0188100100053101�. �jpa-00237874�

et des terres

alcalines,

^on

obtenait,

^{en se servant de}

pointes,

^des

dépôts granuleux

noirs. Tous ces

dépôts

n’étaient certainement pas des

impuretés étrangères.

^Les

sels,

^{vendus comme}

chimiquement

purs, avaient ^été

purifiés

^{de nouveau.,} par ^une

cristallisation,

^de

leurs solutions concentrées.

GOLDSTEIN. 2014 On the electric discharge ⁱⁿ rarefied gases [Sur ^la décharge ^élec- trique ^{dans les} gaz raréfiés ( 1 ) ] ; ^Phil. Mag., ^5e série, ^t. X, _p. 173 ^et 234; ^1880.

M. Goldstein se propose d’étudier

particulièrement

les radiations

qui partent

^de l’électrode

négative

dans les gaz ^très raréfiés. On sait que ^ces

radiations,

^en

frappant

^une

paroi solide, produisent

^des

phénomènes

lumineux. Ceux-ci se

produisent

^{seulement à Fextré-}

mité des rayons, ^car, si l’on en limite nettement un faisceau par ^{un écran}

percé

d’un trou, ^une surface fluorescente

placée

^très

près

du bord de ce

faisceau,

^sans

l’entamer,

^ne s’illumine pas.

D’autre

part,

si le faisceau

frappe

des substances

incapables

^de

produire

^la

fluorescence,

^{comme certaines variétés de}

mica,

^un

écran fluorescent mis à l’abri des rayons directs pourra être rendu

lumineux,

^{s’il est}

exposé

^aux radiations

renvoyées par le ^mica,

^bien

que ^{celui-ci reste obscur.}

Enfin,

^{si l’on}

emploie

^comme

pôle

^né-

gatif

^une

pièce

de monnaie ou tout autre conducteur

portant

^un

dessin,

^{on voit sur la}

paroi

fluorescente une

image

^{de ce dessin.}

On

peut

^{même en obtenir une}

photographie

^en faisant tomber les rayons ^{sur du}

papier

^sensible.

Il

paraît

^{résulter de ces faits} que la radiation dont la transfor- mation au contact de certaines

parois

^fait

apparaître

la lumière est

de nature

optique

^{et est} émise par la surface de l’électrode seule-

men t.

Ces

phénomènes peuvent

s’observer avec des _{gaz dont} la pres- sion varie entre des limites assez étendues et avec des

décharges

d’intensités

variables, quand

^{on fait traverser au} circuit des inter- valles

plus

^{ou moins}

grands

dans l’air sous forme d’étincelle.

Le faisceau

négati f contien t

^{sans doute des} rayons d’une extrême

(’) Voir ^{Journal de} Physique, ^t. VII, p. 63 ; 1878.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0188100100053101

532

réfrangibilité qui

^se transforment en

produisant

la fluorescence.

Aucune substance _connue, même le

quartz

^{en lames aussi minces} que

possible,

^ne laisse passer la

plus

^{faible trace de ces} rayons. Une couche de collodion de

quelques

centièmes de millimètre

d’épais-

seur

empéche complètement

^la fluorescence des substances

qu’elle

recouvre.

Les

phénomènes peuvent

aussi être obtenus avec une lame d’une substance

isolante,

par

exemple

^de

papier, percée

^de

petits

^trous.

Cette lame

partage

^la

capacité

^{du vase en deux}

parties

^contenant

chacune une des électrodes. Dans la cavité

qui

^contient l’électrode

positive,

^{les trous de cette lame}

jouent

^{le rôle} d’électrode

négative

et

produisent

^des

phénomèmes

absolument

identiques

^aux

précé-

dents.

Quand

^{on donne à cette} cloison la forme d’un tube étroit

s’avançant

^{dans la}

partie positive

^{et troué sur son} contour, la ^res- semblance devient

complète.

Mode de

décharge

^dans les gaz

rarijiés. - D’après l’opinion généralement

^{reçue, le courant}

négatif

^{va du}

pôle négatif

^au

pôle positif,

^en traversant d’abord toute la

longueur

^des rayons

partis

du

pôle négatif, puis

successivement les diverses couches de lu- mière

stratifiée, qu’on peut appeler,

par

opposition,

^{lumière po-}

sitive. Cette

hypothèse

^{rencontre de} nombreuses difficultés. Si l’électrode

négative

^{est de forme}

plate

et tourne une de ses faces

vers le

pôle positif,

^le

rayonnement

s’observe aussi bien du côté

opposé.

Il faudrait donc que l’électricité rebroussât chemin pour aller au

pôle positif.

^{Si les} deux électrodes sont très

rapprochées

à une même extrélnité d’un

long tube,

^{la radiation}

négative

^mani-

feste son existence

jusqu’à

l’autre bout du

tube,

^{sans être influen-}

cée par ^ce

voisinage :

^{le courant} devrait revenir sans manifester

son passage.

Avec la

disposition ordinaire,

_pour ^{un vide} _peu

avancé,

^{la lu-} mière

négative

^est

séparée

^{de la}

prenlière

^couche

positive

par ^un espace obscur. Cet espace diminue ^{à mesure} que le vide

s’avance;

il finit par

disparaître, puis,

pour ^un

épuisement plus parfait,

^{la lu-}

mière

négative pénètre

dans les couches

positives

^{sans se confondre}

avec elles.

Plaçons,

par

exemple,

l’électrode

négative

^{au fond d’un}

tube étroit

qui

^se continue par ^un

récipient plus large.

Un peu

avant la

jonction,

^{soudons au} tube étroit ^une branche latérale ^au fond de

laquelle

^nous

placerons

l’électrode

positive.

Les couches

positives

stratifiées

rempliront

^{cette branche et une}

partie

^{du tube}

étroit en

s avançant

^vers l’électrode

négative.

^{En même}

temps,

^si le vide est

suffisant,

les rayons

partis

^{de celle-ci} traverseront les couches

positives

^et viendront provoquer la fluorescence de la

paroi qui

termine le tube

large.

^La

région

^{illuminée sera nette-}

ment déterminée par ^la limite

géométrique

du faisceau. Faudra- t-il donc admettre que le courant,

après

^{être allé}

jusqu’au

^{bout du}

tube,

^{revienne sur lui-même}

jusqu’au

commencement de la pre- mière des couches

positives, puis

^{retourne en suivant celles-ci}

une à une? On

peut

^{du reste, en faisant}

communiquer

différentes

parties

du tube par de

petits

^{trous ou} des sections

contractées,

provoquer

l’apparition

de la lumière

négative

secondaire et com-

pliquer

^{encore le}

mélange

des couches lumineuses. Les rayons de la lumière

négative

^sont

cependant accompagnés

par des ^courants

électriques, puisqu’ils

^se

comportent

^avec les aimants conformé-

ment aux lois ordinaires. D’autre

part,

^{aucun effet du retour de}

ces courants vers la

première

^couche

positive

^n’est observable. Il convient donc d’admettre que

chaque

couche de lumière

négative primaire

^ou secondaire et

chaque

couche de lumière

positive

^re-

présentent

^{un courant}

séparé,

^{sans liaison avec} les autres, ^et que

tous ces courants sont, ^au

fond,

^{de la même nature.}

Chacun de ces courants

présente

^{du reste, en tous ses}

points,

^les

mêmes caractères

qu’à

^son

origine.

Ainsi les tubes

larges,

^conte-

nant de

l’air,

^donnent

généralement

^{naissance à} des couches de couleur rouge

orangé,

tandis que les tubes ^très étroits fournissent

une lumière bleue. Cette lumière conserve la couleur et le

spectre

que lui ^a

communiqués

^son

origine, quels

que soient ensuite les espaces

larges

^{ou étroits traversés} par elle. L’électrode

négative,

^se

comportant

^{comme un ensemble} d’ouvertures étroites

pratiquées

dans une substance

isolante,

fournit aussi une lumière

bleue,

que l’on observe

généralement

^{autour d’elle.}

A

l’approche

^d’un

^aimant,

^les rayons

appartenant

^{aux diffé-}

rentes couches

changent

de direction et s’infléchissent ^vers la

paroi

du

tube,

^sur

laquelle

ils donnent une bande de couleur déterminée pour chacune d’elles. La

région

^{de la}

paroi

^où

chaque

^{faisceau va}

alors aboutir

dépend

^{de son lieu}

d’origine

^{du côté}

négatif,

^{et non}

de sa terminaison

positive.

Les rayons des diverses

couches, primi-

tivement

mêlés, peuvent

^se

séparer complètement

^{dans ce mouve-}

534

ment d’inflexion. Il

peut

^{même se} former des intervalles obscurs

entre eux. Si la

décharge

constituait ^un courant

unique,

^{elle de-}

vrait se

comporter,

^en

présence

^de

l’aimant,

^{comme un conduc-}

teur flexible fixé à ses deux

extrémités,

tandis que

chaque portion

se

comporte

^{comme un} conducteur

séparé,

fixé par ^un bout. Sous l’influence d’un aimant

puissante chaque

^{courant s’enroule en}

spi- rale,

^{comme le ferait un} fil flexible

présentant

^{une extrémité}

fixe,

et le commencement d’une de ces

spirales

n’a pas de relation avec

la fin de la

précédente, qui

^{en est} entièrement

séparée.

Nouvelles ^actions

phosphorescentes

^{de la}

décharge électrique.

---- On entoure l’une des électrodes d’une

poudre phosphorescente, qui remplit

^tout l’intervalle

compris

^{entre la}

paroi

^et

l’électrode,

et recouvre cette dernière. Le ^courant étant alors

établi,

^on touche

avec un corps conducteur la

paroi

^du

^tube,

^{dans le}

voisinage

^{de la}

poudre,

^et l’on voit des

décharges

^{ramifiées se}

produire

^{à la sur-}

face du tube et dans la

poudre, qui

^devient

phosphorescente

^et

prend

des couleurs

remarquables

^{sur le}

trajet

des ramifications. On obtient aussi le

phénomène

^en

promenant

le second fil du circuit à la surface du verre.

Un autre mode de

phosphorescence

^montre que ^la lumière po- sitive est de même nature que la lumière

négative

^{et se} propage

comme elle en

ligne

^{droite. On}

prend

^un tube courbé à

angle droit,

^{et dans}

lequel

^{on fait un vide très}

approché.

^{Les électrodes}

arrivent aux deux bouts. Sur la

paroi

^{convexe de la}

^courbure,

^on

observe une brillante surface

phosphorescente,

^{limitée nettement}

du côté

positif

par ^une

portion

^{de courbe}

parabolique qui dépasse

un peu ^{à son sommet}

l’alignement

de la branche

négative

^{et de-}

vient indistincte à ses extrémités. Le même

phénomène

^se repro- duit à

chaque

^courbure

quand

^{le tube en}

présente plusieurs,

^ce

qui

^{exclut la}

possibilité

de l’attribuer à la lumière

négative.

^{La lu-}

mière n’est

produite

que par les extrémités des rayons ^{en contact}

avec la

paroi, puisque

^la

région

éclairée par le faisceau est nette- ment limitée. L’ombre

produite

par

l’interposition

^{d’un fil est aussi}

nettement tranchée. Si l’on

emploie

^{deux fils}

placés

^{dans le}

plan

de

symétrie

^du

^tube,

leurs ombres coïncident. Il

s’agit

^{donc d’une}

radiation

rectiligne,

^à peu

près parallèle

^{à l’axe du}

^tube;

les rayons forment un faisceau

conique

^d’un

petit angle.

Des

expériences,

^{faites avec} des tubes de formes

variées,

^montrent

que la lumière d’une couche

positive, produite

^{dans une}

^branche,

se propage ^en

ligne

droite dans cette branche

jusqu’à

^ce

qu’elle

rencontre et illumine ^une

paroi ^solide,

^{alors même que cette}

branche se termine en

cul-de-sac,

^le

pôle positif communiquant

avec une branche latérale.

Sur lac théorie de Crookes ^ait

sitjet

^{de la}

décharge.

^-

D’après Crookes,

la lumière

négative

^{est due à la} translation de molécules gazeuses

projetées

^à

partir

de l’électrode

négative.

^{Ces molécules}

ne

produiraient

de lumière

qu’en

arrivant dans une

région

^{ou elles}

rencontrent soit la

paroi,

soit d’autres molécules _gazeuses

qui

^ne

partagent

pas leur lnouvement. On

peut objecter

^{à cette}

hypo-

thèse

qu’une première

couche lumineuse

jaune

^{entoure immédia-}

tement l’électrode

négative

^et fournit le

spectre

^{de l’air sans les} raies du

sodium,

que la couche

suivante,

considérée _par Crookes

comme

complètement obscure,

^{émet en réalité une faible lumiére}

bleue,

enfin que les

trajectoires

des molécules

repoussées

^devraient

être les

lignes

^de

^force,

c’est-à-dire des

hyperboles

^{et non des}

droites,

^{dans le cas d’un fil}

rectiligne

^étroit.

Si l’on

place obliquement

^devant l’électrode

négative

^{une surface}

métallique plane,

^{en sorte}

qu’elle dépasse

^en

partie

^{les limites de}

la distance où se

produit

^la

phosphorescence négative,

^{cette sur-}

face devrait

présenter

^une

partie

^{illuminée et une}

partie

^obscure

nettement

délimitées,

^ce

qui

n’a pas lieu. L’éclat diminue gra- duellement ^sur la surface. 31. Crookes admet toutefois

qu’un petit

nombre de molécules

peuvent

^avoir

dépassé

^sans collision la dis-

tance moyenne ^où la rencontre se

produit

^{avec d’autres}

^molécules,

bien que ^la

grande

^{masse de ces molécules}

atteigne

^{seulement cette}

distance, qu’on peut

^calculer

d’après

la théorie

mécanique

^{des gaz.}

Cependant

^{on a} pu

observer,

^{dans un cas ou} la couche sombre

atteignait

^0m.,

^06,

l’illumination de la

paroi opposée

par lcs rayons

négatifs

^à

om, go

de distance.

D’après

^les

expériences

^{de M.}

Hageii,

la

plus

^faible

pression qu’on puisse

^{obtenir avec une} pompe ^à

mercure est 1mm ₁₂₅ En la

supposant réalisée,

^{la course} moyenne des molécules serait d’environ om, ^oo6. Or la couche sombre est dix fois

plus grande,

^{et les molécules}

qui

illuminent la

paroi atteignent

une distance cent

cinquante

^fois

plus grande.

^La

probabilité

pour

qu’une

seule molécule

pût

l’atteindre serait

environ

^{X 10-66.}

536

M. Crookes

’pense

que les rayons

négatifs

^{sont lancés} perpen- diculairement à la surface

qui

^{les émet. Comme} preuve, il ^annonce que, si l’électrode

négative

^{est un miroir concave dont le centre}

est sur la

paroi,

^{ce centre seul est} illuminé. 81. Goldstein a trouvé que, si le miroir ^{concave est}

placé

^en face de la

paroi,

^la

région

illuminée de celle-ci ^a un diamètre

qui dépend

^du

degré

^{de vide}

et des intervalles d’air

interposés

^dans le courant, ^ce

qui

^contredit

l’hypothèse

^{d’une direction constante} des rayons.

D’autre

part,

^cette

région

^{illuminée est}

toujours

^{nettement dé-}

limitée,

et, si le bord du miroir

présente

^une

imperfection,

^{elle se}

voit au bord

correspondant

^de

l’espace

^éclairé.

On sait que la vitesse de translation d’un gaz lumineux en altère le

spectre

^en modifiant la

longueur

d’onde des raies. Si le courant

électrique

^était

accompagné

^du

déplacement

des molécules ga- zeuses, ^on devrait

pouvoir

^{observer cet effet. Les}

expériences spectroscopiques

^ne donnent rien de semblable et conduisent à

rejeter

^toute convection du gaz

ayant

^{une vitesse}

comparable

^à

celle que Wheatstone ^et l’auteur lui-même ont trouvée pour ^la

décharge électrique

^{dans les} gaz raréfiés. FOUSSEREAU.

JAMES MOSER. 2014 The microphonic ^action of selenium cells (Action micropho- nique ^des piles ^de sélénium ) ; ^Phil. Magazine, ^5e série, t, XII,

p. 212;

^1881.

L’auteur,

^{en cherchant à établir une} corrélation entre la lumière

et

l’électricité,

^{a été conduit à} étudier les

photophones

^{à sélénium}

et à proposer ^{une nou velle}

explication

des faits observés.

Si l’on

remplace

^{les fils}

employés

habituellement dans la con-

struction de ces

piles

par des lanies

métalliques,

^{on constate} que les

plaques

^de

sélénium, déposées

^{sur ces} lames par le

procédé

^de

MM. Bell et

Tainter,

modifié par M.

Bidwell,

s’en détachent faci- lement. La face inférieure et la lame sont recouvertes d’une couche de séléniure du

métal ;

^il

n’y

^{a donc entre ces}

pièces qu’un

^contact

ilnpcufait

^{et la}

pile

^se

comporte

^{comme un mi-}

croplzone.

^Cette

explication , qui rapproche

le sélénium des

autres corps ^et les

piles

^à sélénium du

microphone

^{à noir de}

fumée de M.

Hughes,

^est confirmée par ^une remarque de MM. Sie-