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Submitted on 1 Jan 1904
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Recherches sur les rayons n
R. Blondlot
To cite this version:
R. Blondlot. Recherches sur les rayons n. J. Phys. Theor. Appl., 1904, 3 (1), pp.257-268.
�10.1051/jphystap:019040030025700�. �jpa-00240878�
257
RECHERCHES SUR LES RAYONS n;
Par M. R. BLONDLOT(1).
(Suite.)
Dispersion et longueur d’onde des rayons
n. -Je me suis servi pour étudier la dispersion et les longueurs d’onde des rayons n de méthodes toutes pareilles à celles que l’on emploie pour la lumière.
Afin d’éviter.des complications qui auraient pu résulter de remmaga-
,sinement des rayons n, je
mesuis servi exclusivement de prismes
et de lentille
enaluminium, substance qui n’emmagasine pas
cesrayons.
Voici la métliode employée pour étudier la dispersion. Les rayons sont produits par
unelampe Nernst renfermée dans
unelanterne
entôle percée d’une fenêtre close par
unefeuille d’aluminium ; les rayons émis par la lampe à travers cette fenêtre sont tamisés par
unepalanche de sapin épaisse de 2 centimètres,
uneseconde feuille d’alu- minium et deux feuilles de papier noir, afind’éliminer toute radiation
étrangère
auxrayons n ; devant
cesécrans, et à la distance de 14
cen-timètres du filament de la lampe, est disposé
ungrand écran de
car-ton mouillé, dans lequel
aété pratiquée
unefente de 5 millimètres de largeur
sur3cm,3 de hauteur, exactement vis-à-vis le filament de la lampe :
on aainsi
unfaisceau bien défini de rayons n ;
cefaisceau est reçu
sur unprisme d’aluminium dont l’angle réfringent est de
87° 15’ et dont l’une des faces est disposée normalement
aufaisceau incident.
On peut alors constater que de l’autre face réfringente du prisme
sortent plusieurs faisceaux de ray ons n dispersés horizontalement : à cet effet,
unefente de 1 millimètre de largeur et de 1 centimètre de
hauteur, pratiquée dans
unefeuille de carton, est remplie de sulfure
de calcium rendu phosphorescent ;
endéplaçant cette fente,
ondétermine
sansdifficulté la position des faisceaux dispersés, et,
connaissant leurs déviations,
on endéduit leurs indices : c’est la méthode de Descartes. J’ai constaté ainsi l’existence de radiations n dont les indices sont respectivement 1,04; 1,19; 1,29; 1,36; 1,40;
1,48; 1,68; 1,85. Dans le but de
mesureravec plus d’exactitude les (1) Voir
cevolume, p. J et p. 121.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019040030025700
258
deux premiers indices, je
mesuis servi d’un autre prisme
enalumi- nium, ayant
unangle de 60° : j’ai retrouvé pour l’un des indices la même valeur 1,04, et pour l’autre 1,15
aulieu de 1,19.
Afin de contrôler les résultats obtenus
aumoyen du prisme, j’ai
déterminé les indices
enproduisant,
aumoyen d’une lentille d’alu- minium, les images du filament de la lampe, et mesurant leur dis- tance à la lentille. Cette lentille, plan-convexe,
a unrayon de
cour-bure de 6cm,63 et
uneouverture de 6Cn’,8. La fente de l’écran des carton mouillé est élargie de manière à former
uneouverture circu- laire de 6 centimètres de diamètre ; la lentille est disposée à
unedistance connue, p centimètres, du filament incandescent, et l’on recherche, à l’aide du sulfure phosphorescent, la position des images conjuguées du filament. Le tableau suivant donne les valeurs des indices trouvés, tant à l’aide des prismes qu’à l’aide de la lentilles
.Voici encore
unevérification de
cesrésultats : si l’on adopte pour le quatrième indice la valeur moyenne 1,42,
oncalcule que, pour
unprisme
enaluminium de 60°, l’incidence qui donne la déviation mini-
mum est 45° 19’ et que cette déviation est 30° 38’ ; la déviation obser- vée
aété 31° 10’. Avec la même incidence, la déviation calculée de la radiation dont l’indice est 1,5 est 37° 20’; la déviation observée
a
été 36°. Avec la même incidence, la déviation calculée de la radia- tion, dont l’indice est 1,67, est 57° 42’; la déviation observée
aété 56°30B
Je passe maintenant à la détermination des longueurs d’onde.
A l’aide de la disposition décrite plus haut pour étudier la disper-
sion par le prisme de 270 15’,
onobtient des faisceaux réfractés dont chacun est sensiblement homogène. En faisant tomber celui de
cesfaisceaux que l’on
sepropose d’étudier
sur unsecond écran de
car-259 ton mouillé percé d’une fente ayant i mm,5 de largeur,
onisole une portion très étroite de ce faisceau.
D’autre part, à l’alidade mobile d’un goniomètre, on
afixé une
feuille d’aluminium de manière que
sonplan soit normal à cette ali-
dade ; dans cette feuille est pratiquée une fente large seulement de 1 15
de millimètre et garnie de sulfure de calcium phosphorescent ; le goniomètre est disposé de façon que
son axesoit exactement
au-dessous de la fente du second carton mouillé. En faisant tourner
l’alidade,
onrepère exactement le trajet du faisceau, et l’on peut
constater qu’il est bien unique et n’est accompagné d’aucun faisceau
latéral, tel que pourrait en produire éventuellement la diffraction dans le
casde grandes longueurs d’onde.
On place alors
unréseau devant la fente du second carton mouillé
(par exemple un réseau de Brunner au 1 200 de millimètre) ; si main-
tenant
onexplore le faisceau sortant
enfaisant tourner l’alidade qui
porte le sulfure phosphorescent, on constate l’existence d’un système
de franges de diffraction, tout
commeavec la lnmière ; seulement
ces franges sont beaucoup plus serrées et sont sensiblement équi- distantes ; cela indique déjà que les rayons 12 ont des longueurs
d’onde beaucoup plus courtes que celles des radiations lumineuses.
L’écart angulaire des franges ou,
cequi revient
aumême, la
rotation de l’alidade correspondant
aupassage de la fente phospho-
rescente d’une frange brillante à la suivante, étant
untrès petit angle,
onle détermine par la méthode de réflexion, à l’aide d’une
règle divisée et d’une lunette,
unmiroir plan étant collé à l’alidade.
De plus
on mesure nonpas l’écart de deux franges consécutives,
mais celui de deux franges symétriques d’un ordre élevé, par exemple de la dixième frange à droite et de la dixième frange à gauche. De
ces mesuresd’angles et du nombre de traits du réseau par millimètre,
ondéduit les longueurs d’onde
enappliquant la for-
mule
connue.Chaque longueur d’onde
aété déterminée par trois séries de
mesures effectuées
avectrois réseaux ayant respectivement 200, 100
et 50 traits par millimètre.
Le tableau suivant contient les résultats de ces
mesures :260
Désireux de contrôler ces déterminations par l’emploi d’une
méthode toute différente, j’ai
eurecours
aux anneauxde Newton.
Ces
anneauxétant produits
enlumière jaune, par exemple, si l’on
passe d’un
anneausombre
ausuivant, la variation de retard optique
dansla lame d’air est d’une longueurd’onde du jaune. Si, maintenant,
avec le même appareil et avec la même incidence,
onproduit des
anneaux
aumoyen des rayons n, et que l’on compte le nombre de
ces
anneauxcompris dans l’intervalle de deux
anneauxsombres
enlumière jaune,
on aurale nombre de fois qu’une longueur d’onde
des rayons n est contenue dans la longueur d’onde du jaune. Cette méthode, appliquée
auxrayons d’indice 1,04,
adonné pour longueur
d’onde 003BC,0085
aulieu de 003BC,0081 trouvé à l’aide de réseaux, et pour
l’indice 1,85 la valeur 003BC,017
aulieu de 003BC,0176. Bien que la méthode des
anneauxsoit inférieure à celle des réseaux, à cause de l’incerti- tude qui règne
surla position exacte des
anneauxsombres dans
l’expérience optique,
enraison de la nécessité de rendre
ces anneauxextrêmement larges, la concordance des nombres obtenus par les deux méthodes constitue
uncontrôle précieux.
Dans le tableau donné plus haut, j’ai laissé subsister toutes les . décimales qui
sesont présentées dans le calcul des nombres déduits de l’observation. Bien que je
nepuisse indiquer avec certitude le
deg ré d’approximation des résultats, je crois cependant que les
erreurs relatives n’atteignent pas 40/0.
Les longueurs d’onde des rayons n sont beaucoup plus petites
que celles de la lumière, contrairement à
ceque je m’étais figuré
uninstant, et contrairement
auxdéterminations que M. Sagnac avait
cru
pouvoir tirer de la situation des images multiples d’une
sourcepar
une1 entille de quartz, images qu’il attribuait à la diffraction.
J’avais observé précédemment que, tandis que le mica poli laisse
passer les rayons n, le mica dépoli les arrête, et aussi que, tandis
261 que le
verrepoli les réfléchit régulièrement, le
verredépoli les
diffuse ; ces faits indiquaient déjà que les rayons n
nepouvaient avoir
de grandes longueurs d’onde. Quandonveut étudier la transparence
d’un corps, il faut avoir soin que
sasurface soit bien polie : c’est
ainsi que j’avais d’abord classé le sel gemme parmi les substances opaques, parce que l’échantillon dont je
meservais, ayant été scié
dans
ungros bloc, était resté dépoli : le sel gemme est
enréalité transparent.
Les radiations de longueur d’onde très courte découvertes par M. Schuman sont fortement absorbées par l’air; les rayons n
nele sont pas : cela implique l’existence de bandes d’absorption entre le spectre ultra-violet et les rayons n. La longueur d’onde des rayons n
augmente
avecleur indice, contrairement à ce qui
alieu pour les radiations lumineuses.
Si l’augmentation de l’éclat d’unr, petite
sourcelumineuse par l’action des rayons n doit être attribuée à
unetransformation de
cesradiations en radiations lumineuses, cette transformation est conforme à la loi de Stokes.
Enregistrement,
aumoyen de la photographie, de l’action produite
par les rayons
n sur unepetite étincelle électrique.
-Bien que les rayons
neproduisent pas eux-mêmes d’action photographique, il
est néanmoins possible d’utiliser la photographie pour déceler leur
présence et pour étudier leurs actions. On y parvient, comme je l’ai indiqué dès le Il mai 1903,
enfaisant ag ir pendant un temps déter-
miné
unepetite
sourcelumineuse
sur une .plaque sensible, tandis
que cette
sourceest soumise à l’action des rayons n, puis répétant l’expérience pendant le même temps et dans des conditions identiques,
à cela près que les rayons n sont supprimés : l’impression produite
est notablement plus intense dans le premier cas que dans le second.
Comme exemple de l’application de cette méthode, j’ai donné à cette époque deux photogravures dont la comparaison montre que l’eau,
même
encouche très mince, arrête les rayons n issus d’un bec Auer (1). Depuis, j’ai étendu
cesexpériences à l’enregistrement des
actions produites par des rayons n d’origines diverses, et je l’ai perfectionné comme je vais l’exposer.
Une petite étincelle électrique est la
sourcelumineuse sensible la
plus appropriée à
cegenre de recherches : d’une part,
eneffet, elle
(1) Voir Comples Rendus, t. CXXXVI, p. 1221.
262
est très actinique, et, d’autre part,
onpeut la maintenir, aussi long- temps qu’il est nécessaire, à la même intensité. Bien qu’il soit impos-
sible d’obtenir
uneinvariabilité absolue dans l’éclat de l’étincelle,
comme ces petites variations se produisent d’une manière
nonsysté- matique, leur influence doit disparaître dans l’impression totale
reçue par la plaque
aubout d’un temps de pose même fort court ;
j’ai pu d’ailleurs éliminer d’une manière plus complète
encorecette
cause de perturbation par
uncroisement réitéré des expériences,
ainsi que je vais l’expliquer.
La flg. 1 ci-jointe représente une coupe horizontale de l’appareil employé, AB est la plaque photographique ayant 13 centimètres de
largeur, E est l’étincelle, renfermée dans
uneboîte de carton FGHI
ouverte seulement du côté de la plaque et
nepermettant à l’étincelle
d’agir que
surla moitié OB de celle-ci; CD est ud écran
enplomb
revêtu de papier mouillé et solidaire du châssis qui contient la plaque.
Les rayons n, provenant d’une
sourcequelconque, forment
unfaisceau
ayant la direction et le
sensNN’. Les choses étant ainsi disposées,
les rayons n sont arrêtés par l’écran CD ; l’étincelle. pendant qu’elle impressionne la moitié OB de la plaque, est à l’abri des rayons
n.Maintenant, donnons
auchâssis contenant la plaque
unetranslation
vers
la droite égale à la moitié de
salargeur (fig. 2) ; la moitié AO
de la plaque prend ainsi la place qu’occupait la moitié OB, et cette fois, l’écran (:D, emporté par le châssis dans la translation, n’est plus interposé
surle trajet des rayons n ; la moitié AO de la plaque reçoit donc l’action de l’étincelle soumise aux rayons
n.Cela posé, voici l’expérience : maintenons d’abord la plaque dans
263 la première des positions indiquées ci-dessus pendant 5 secondes, puis dans la seconde position, également pendant 5 secondes ; rame- nons-la à la première position, et recommençons
uncertain nombre de fois la double opération qui vient d’être décrite... Au bout d’un temps égal à
unmultiple pair de 5 secondes, par exemple
aubout
de 100 secondes, chacune des moitiés de la plaque
auraposé ; pendant
que AO posait, il y avait des rayons n, et, pendant que OB posait,
il n’y en avait pas.
FIG. 2.
Grâce à
unagencement de guides et de butoirs, la manoeuvre dc
va-et-vient du châssis peut être exécutée avec
unesûreté et
unerégu-
larité parfaites, malgré l’obscurité ;
unmétronome sert à
enrégler
le rythme.
L’étincelle
aété produite par une petite bobine d’induction, dite appareil à chariot de du Bois-Reymond ; elle éclate entre deux pointes
mousses de platine iridié, soigneusement travaillées et polies ; ces pointes sont fixées
auxdeux branches d’une pince
enbois que l’élas- ticité tend à fermer et qu’une vis micrométrique permet d’écarter.
A
unedistance d’environ 2 centimètres de l’étincelle, et faisant face
à la plaque, est fixée
unelame de
verredépoli ; comme je l’ai indi-
qué précédemment, la lumière de l’étincelle produit
sur ce verredépoli
unetache éclairée étendue, beaucoup plus facile à observer
que l’étincelle nue, et donnant
surla plaque photographique des impressions d’une forme plus régulière. Le réglage de l’étincelle est
la partie délicate de l’expérience. Il faut d’abord régler le courant,
induit,
enmodifiant, d’une part le courant inducteur, et d’autre part
la position de la bobine induite, jusqu’à ce que l’étincelle soit très
264
faible ;
onlave les pointes à l’alcool, puis
onfait passer entre elles
une
feuille de papier sec, pour les essuyer et repolir leur surface ;
on
agit ensuite
surla vis de la pince de manière à rendre l’étincelle aussi courte que. possible,
sansque toutefois les pointes risquent de
setoucher
aumoindre ébranlement fortuit,
cequi la fait disparaître par intermittences.
,
Par des tâtonnements méthodiques, qui demandent parfois beaucoup
de temps et de patience,
onparvient à obtenir
uneétincelle à la fois régulière et extrèmement faible ; elle est alors sensible à l’action des i-ayons n : si l’on dirige
surelle
unfaisceau de
cesradiations, provenant d’une
sourcequelconque,
onvoit la tache du
verredépoli augmenter d’éclat et d’étendue ;
enmême temps que
sapartie
cen-trale devient plus lumineuse, elle s’entoure d’une sorte d’auréole.
On peut alors procéder à l’expérience photographique. J’ai fait
environ quarante de
cesexpériences,
enemployant tour à tour pour
produire les rayons n
unelampe Nernst, du bois comprimé, de l’acier trempé, des larmes bataviques, etc. ; je les ai variées de différentes manières, par exemple
enchangeant le côté CD,
enprenant
unécran de zinc transparent pour les rayons n, etc. Plusieurs physi-
ciens éminents, qui ont bien voulu visiter
monlaboratoire,
enont
été témoins. Sur cette quarantaine d’expériences, il y
a eu uninsuccès :
iles rayons n étaient produits par
unelampe Nernst, et,
aulieu des
impressions inégales attendues,
onobtint deux images sensiblement
égales ; je crois que cet insuccès, unique du reste, doit être attribué
à
unréglage insuffisant de l’étincelle, laquelle,
sansdoute, n’était
pas sensible. La flg. 3 donne
unereproduction, par la photogravure,
des épreuves obtenues
avecdes rayons n produits par
unelampe
Nernst.
La fig. 4 donne de même le résultat d’une expérience
avecdes
rayons n produits par deux grosses limes.
Bien que les photogravures soient loin de rendre d’une façon satis-
faisante l’aspect des clichés originaux, elles montrent néanmoins l’in- fluence des rayons n
surl’impression photographique.
Je donne
encore(fla. 5) la reproduction de photographies montrant
que les rayons n issus d’un tube de Crookes sont polarisés.
Ces photographies datent du mois d’avril 1903 ;
onn’a pas employé
pour les exécuter la méthode du croisement réitéré des poses, laquelle
s’appliquerait difficilement à
cecas; mais les expériences ont été
répétées
untrès grand nombre de fois
avecles précautions les plus
Fi g. 3.
Fig. 4.
Fig. 5.
N. B. - Les stries
etla plupart des taches des figures n’existent pas
surles photographies originales
elles proviennent de l’insuffisance de la photogravure pour rendre les images de
cette nature.265
minutieuses, et la constance des résultats
engarantit absolument
la valeur.
D’après
macommunication du 1l mai 1903, et d’après ce qui pré- cède,
onvoit que, dès le début de
mesrecherches
surles rayons n,
j’étais parvenu à enreg istrer leur action
surl’étincelle par
uneméthode
objective.
Sur une nouvelle espèce de rayons
n. -Des observations faites
aucours d’une expérience très complexe, et dont je dois la communi- cation à M. le Dr Th. Guilloz, m’amenèrent à soupçonner qu’il devait
exister
unevariété de rayons N qui,
aulieu d’augmenter l’éclat d’une
source lumineuse faible, diminueraient
aucontraire cet éclat. ,T’en-
trepris de rechercher des rayons de cette nature parmi
ceuxqu’émet
une
lampe Nernst. Lorsque, antérieurement, j’avais étudié le spectre de cette émission dispersée par
unprisme d’aluminium, je n’avais pas rencontré de telles radiations; je pensai,
enconséquence, qu’il y avait lieu d’étudier de nouveau, plus minutieusement encore, la région très
peu déviée du spectre. En explorant cette région à l’aide d’une t’ente étroite garnie de sulfure de calcium phosphorescent, je constatai
sansdifficulté que, dans certains azimuts, l’éclat de la fente diminuait
sous l’action des rayons et augmentait
aucontraire quand
onles interceptait à l’aide d’un écran mouillé : c’était bien les radiations cherchées ; je les appellerai rayons n1.
Le prisme-
enaluminium de 15’ dont je m’étais servi antérieu- rement suffit déjà pour
cesexpériences; toutefois, afin d’augmenter
la dispersion, j’ai employé
unprisme
enaluminium de 60", puis
un
autre de 90". A l’aide de
cedernier, j’ai étudié avec grand soin la région très peu déviée du spectre : le prisme était orienté de manière que l’angle d’incidence fut de 20° ; pour chaque radiation, l’on
mesu-rait la déviation et l’on
endéduisait l’indice; puis
ondéterminait la longueur d’onde à l’aide d’un réseau de Brunner au 1 200 de milli-
mètre, par le procédé que j’ai décrit précédemment. Le tableau
suivant donne les nombres résultant de cette étude, lesquels ont servi
à construire le diagramme ci-joint, où l’on
apris pour abscisses les
longueurs d’onde, et pour ordonnées les indices diminués de l’unité.
266
Chacune des divisions marquées sur l’axe des abscisses correspond
à 003BC,001, et chacune des divisions marquées
surl’axe des ordon- nées correspond à un excès de l’indice
surl’unité égal à 0,01.
Malgré tout le soin
aveclequel les expériences ont été exécutées, les déviations sont si petites et, par conséquent, les indices si voisins de l’unité que le tableau et le diagramme
nepeuvent être regardés
que comme
unepremière indication
surl’allure de la dispersion dans
la portion très peu déviée du spectre. Une conséquence impor-
tante résulte de ces mesures : c’est que les points correspondant
aux
rayons n1, et les points correspondant
aurayon n
seplacent
sur une
même courbe,
aux erreursd’expériences près. L’étude de radiations moins réfrangibles encore que celles auxquelles je
mesuis arrêté m’a semblé actuellement impraticable. Afin d’éviter
la confusion, j’ai été obligé d’employer
unetrès grande échelle pour
les ordonnées ; c’est pourquoi je n’ai pu porter
surle diagramme les
267 résultats de mes mesures antérieures concernant les rayons n plus réfrangibles l’) ; ces résultats donnent des points situés sur une
branche de courbe partant du point le plus élevé du diagramme
vers
la droite pour s’élever presque verticalement avec
unefaible inclinaison dirigée de bas
enhaut et de gauche à droite et
unelégère
convexité tournée vers le haut.
Certaines
sourcessemblent émettre exclusivement des rayons n1,
ou