Observations relatives à l'action d'un champ électrique sur les raies spectrales

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Submitted on 1 Jan 1914

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Observations relatives à l’action d’un champ électrique sur les raies spectrales

J. Stark

To cite this version:

J. Stark. Observations relatives à l’action d’un champ électrique sur les raies spectrales. J. Phys.

Theor. Appl., 1914, 4 (1), pp.34-37. �10.1051/jphystap:01914004003401�. �jpa-00241902�

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le mécanisme du rayonnement par la découverte des phénomènes ^de

résonance des vapeurs métalliques.

Ajoutons ^en terminant que, pour les deux exemples ^{de réso-}

nance superficielle actuellement _connus, celui du mercure et

celui du sodium, ^{on rencontre cette} circonstance remarquable que le centre seulement de la raie excitatrice est capable ^de produire

la résonance. Pour la vapeur de mercure, elle n’a lieu que dans les

premiers instants du fonctionnement de l’arc, ^avant que la densité de vapeur n’y soit devenue assez grande pour produire l’élargisse-

ment et sans doute le renversement de la raie 2536. Il est donc pro-

bable, aussi bien pour le sodium que pour le mercure, que les raies émises par ^{résonance sont} les plus fines que l’on connaisse. C’est ce

que les méthodes interférentielles permettront ^{sans doute de} préciser

bientôt. La résonance superticielle de la vapeur de sodium, qui ⁱ

fournit une source beaucoup plus intense que la ^{résonance en} volume

paraît ^{devoir se} prêter particulièrernent ^{bien à ce} genre de ^re- cherches. Elle constitue aussi une source mieux délimitée, ^ce qui ^est particulièrement avantageux pour les recherches spectroscopiques, parmi lesquelles ^la première ^{et la} plus importante ^{à faire est de voir}

si l’excitation _par une seule des deux raies D est capable ^{de faire} apparaître, par résonance, les deux raies du doublet ; ^{cette re-} cherche, certainement possible ^sur la résonance superficielle ^{de la}

vapeur de sodium, permettra de savoir si les deux raies du doublet sont

dues à un même mécanisme ou à deux mécanismes indépendants.

OBSERVATIONS RELATIVES A L’ACTION D’UN CHAMP ÉLECTRIQUE

SUR LES RAIES SPECTRALES

Par M. J. STARK.

Mémoire analysé par M. Croze.

Depuis ^la découverte de l’action d’un champ magnétique ^{sur les}

raies spectrales par Zeeman, ^on avait cherché vainement à mettre en

évidence une action analogue ^{du champ} électrique. D’après Voigt, qui ^{a étudié la} question ^au point ^{de vue} théorique, ^le phénomène

devait être proportionnel ^{au carré du} champ ^et, pour séparer ^une

(1) Sibzungbedchte ^der K0153niglich P7’eussisclten Aleademie der ivisse>iscfiaflen

zu Berlin, 20 novembre 1913, p. 932-946.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01914004003401

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~raie en deux composantes dont la distance à l’échelle des fréquences

eût été la millième partie de l’intervalle des deux raies D~ ^{1 et} D2, ^il

aurait fallu un champ ^{de 67.000} volts par centimètre. Les observa- tions de Stark montrent que, pour certaines ^{raies au} moins, ^{il suffit} de 13.000 volts par centimètre pour obtenir des séparations ^de

l’ordre de la distance des raies D.

1° Pour arrivera ces résultats, ^{Stark a} procédé ^{de la façon suivante:}

Un tube à rayons-canaux ^est muni d’une électrode auxiliaire en

forme de disque située dans la région ^{où se} propagent ^les rayons-

,canaux et disposée parallèlement ^{à la cathode} perforée ^{à une distance}

due celle-ci égale ^à 1 mm, 1 ^ou fmm,6, suivant les cas. Entre ces deux

électrodes, qui forment ainsi les deux armatures d’un condensateur,

.on établit un champ électrique ^au moyen d’une ^batterie d’accumula- teurs ou d’une dynarno, ^{dont le} pôle positif ^{est relié à} l’électrode

,perforée ^{et le} pôle négatif ^à l’électrode auxiliaire. La pression ^du

gaz ^à l’intérieur du tube est choisie de telle sorte que ^la largeur ^de J.’espace ^{obscur de} Crookes soit de 5 à 0 centimètres. De cette façon

mêrne avec un champ électrique ^de 31.000 volts par centimètre,

aucun courant ne circule dans le gaz ^entre les armatures du conden-

sateur, lorsque ^celui-ci n’est pas ionisé. Lorsque ^le tube fonctionne alimenté _par le courant d’une bobine d’induction, ^les rayons-canaux

se propagent ^dans l’espace compris ^{entre les deux armatures du}

.condensateur et ionisent _{le gaz} qui s’y ^{trouve. Il} s’y produit ^{de ce}

fait un courant : le champ ^{entre les armatures se trouve} ainsi dimi- nué d’une quantité difficile à déterminer à cause de la forme compliquée

du courant d’une bobine d’induction. D’autre part, ^{il se} produit ^aussi

une émission de lumière, provenant ^en partie ^du gaz ionisé, ^en partie

~des rayons-canaux eux-mêmes. Si l’on analyse la lumière émise avec un spectroscope disposé parallèlement ^{à la direction des} rayons-ca- naux, les raies sont dédoublées à cause de l’effet Dôppler qui sépare

ainsi ce qui ^est émis par les particules ^en repos de ^ce qui ^{est donné}

par les particules ^en mouvement. Pour observer l’action du champ électrique ^{sans être} gêné par ^cet effet Doppler, ^Stark dispose ^{l’axe du}

collimateur de son spectrographe perpendiculairement ^{à cette direc-}

tion, qui ^{est aussi celle du} champ électrique. L’image ^{de la} région

examinée est projetée ^{sur la fente de} l’appareil ^au moyen d’un

objectif ^{à court} foyer, après avoir été dédoublée au moyen d’une lame

de spath ^taillée parallèlement ^à l’axe, ^ce qui permet ^{d’étudier la} po-

larisation de la lumière émise. Le spectrog raphe employé par Stark

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était d’assez faible dispersion, 23,3 A par millimètre ^au voisinage ^de

~1~, ^{li,9 au} voisinage ^de H.. ^{Cependant les} durées de poses ^ont

atteint jusqu’à huit heures dans certains cas.

21 Dans le spectre ^de l’hydrogène, ^{Stark a étudié} les deux raies

H~ ^et Hy. Chacune d’elles se divisé en cinq composantes disposées

à peu près symétriquement par rapport ^à la raie initiale. Dans ces

quintuplets, ^{les deux} composantes extérieures correspondent ^{à des}

vibrations parallèles ^au champ, tandis que pour les triplets ^inté-

rieurs on a des vibrations perpendiculaires ^au champ. ^{Avec un} champ

de 13000 volts par centimètre, ^la distance des composantes ^exté- rieures est 3,7 ^A ponr Hp ^{et 5,2 A pour} HO~~.

Dans le spectre ^de l’hélium, qui comprend deux groupes de trois

séries, ^{Stark a étudié des raies de toutes les séries. Il est très re-} marquable que les raies des ^deux séries principales ^{de même} que celles des deux séries étroites ou deuxièmes séries secondaires n’ont pas donné de séparations ^{sensibles même avec des} champs ^de

31000 volts par centimètre. Au contraire, ^{les raies des} premières

séries secondaires sont facilement décomposées. ^Ainsi les raies de la première ^série secondaire attribuée par Runge ^{et Paschen à}

l’hélium donnent trois composantes de même écart et de même posi-

tion pour chaque polarisation. Pour la raie 4026 de cette série, l’écart de l’une des composantes extérieures au centre de l’intervalle des deux autres plus ^{intimes et} plus rapprochées ^{est de 2,1 A dans}

un champ ^{de 1 300} volts par centimètre. Les raies ^{de la} première

série secondaire attribuée au « parhélium » par Runge ^{et Paschen}

donnent pour chaque polarisation ^une composante ^de plus que les

précéclentes ; ^{les écarts sont} d’ailleurs plus grands; ^ainsi, pour ^la raie 4388 de cette série, l’écart de cette composante ^{nouvelle à la} composante ccntrale du triplet qui ^{reste est de 5,3 A.} Dans les deux

cas d’ailleurs, ^la décomposition ^{est tout à fait} dissymétrique, ^et

l’ensemble du système ^des composantes ^{est fortement} déplacé ^dans

les courtes longueurs ^d’onde.

3° Bien que les résultats précédents ^n’aient qu’une ^valeur quali- tative, ^{à cause} de la faible dispersion employée ^{et de} l’incertitude

sur la valeur du champ, ^{il semble} cependant que la séparation ^des

raies soit proportionnelle ^au champ électrique ^{lui-même et non à}

son carré.

De plus, ^le phénomène ^est qualitativement ^{le même} pour ^toutes

les raies d’une série et la grandeur ^des écarts croît avec la longueur

37 d’onde. Il est très peu marqué pour les séries principales ^{et les}

deuxièmes séries secondaires, ^très considérable au contraire _pour les

premières ^séries secondaires. Il n’est pas le ^même pour les ^séries

correspondantes des divers éléments.

Les analogies ^{avec le} phénomène ^{Zeeman se} réduisent, ^comme

on le voit, ^au fait d’une séparation ^{des raies en} composantes pola-

risées et dont l’écart serait proportionnel ^au champ.

CROISSANCE DES GRAINS DANS LES MÉTAUX (1);

Par M. FÉLIX ROBIN.

Les recherches présentes ^sont la suite des expériences ^{de Car-}

taud (2) ^sur le passage de l’état liquide ^à l’état solide (~). ^{La mort}

ayant malheureusement interrompu ^{les travaux de ce savant sur}

cette question, plusieurs ^{de ses} expériences restèrent inachevées et

sans solution. Nous avons entrepris ^de reprendre ^ces problèmes, encouragé ^{dans cette voie} par le regretté ^{F. Osmond.}

Tandis _que Cartaud portait ^ses observations sur des gouttes ^mé-

talliques liquides rapidement solidifiées dans leur chute sur une sur-

face plane horizontale ou inclinée, ^{en vue} de découvrir surtout le processus d’organisation ^du métal en voie de solidification, ^{nous avons} particulièrement ^cherché à observer au microscope ^{les métaux}

chauffés au voisinage ^{de leur} point ^{de fusion.}

Nous avons ainsi pu apercevoir ^les mouvements généraux ^{de soli-}

dification superficielle ^{et les} mouvements de croissance et d’évolution des grains ^{solides une fois la} solidification terminée, ^{ou bien encore}

par recuit, ^{à la suite d’un} écrouissage.

Les observations ont été faites à chaud, ^{suivant une méthode} déjà indiquée (4)@ ^sur des surfaces polies ^{ou sur} les nappes liquides ^des

métaux peu oxydables qui ^se solidifient.

L’instrument employé ^{est le} microscope binoculaire stéréoscopique

à grande distance frontale (5).

(1) Comrnunication faite à la Société française ^de Physique, : Séance du 5 dé- cembre 1913.

(2) Comptes Rendus, 1901, ~1903, ^190!~.

(3) OSMOND, ^{Revue de} MétalluJ’gie, ^1907.

(4~ Bull. Soc. d’Encourage1nenl, ^~9~.2.

(5) Appareil de la maison Nachet, ^{de Paris.}