Le potentiel disruptif dans un champ magnétique

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Submitted on 1 Jan 1911

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Eugène Bloch

To cite this version:

Eugène Bloch. Le potentiel disruptif dans un champ magnétique. Radium (Paris), 1911, 8 (2), pp.51-

59. �10.1051/radium:019110080205101�. �jpa-00242449�

mais u la présence ^{d’une ou de} plusieurs ^Laudes d’absorption ^{dans la} région ^du spectre ^considéré.

Pour finir, ^nous tenons h remarquer que, des l’année 1900, M. Lenard s’est servi avec grand ^succès,

pour isoler les rayons ultra-violets de courte longueur

d’onde des autres rayons émis par ^{une sonrce,} d’une méthode qui ^ressemble beaucoup ^à celle-ci, et repose

comme elle

l’aberration chromatique ^{des len-}

tilles 1. Cette méthode a permis récemment à M. Lenard

de découvrir dans l’extrême ultra-violet les rayons ^de la plus ^courte longueur ^{d’onde connue.}

[Manuscrit recn le 10 janvier 1911].

[Traduit ^de l’allemand par E. DAULu].

1. P. LENARD. lrtal. der Phys., ¹ (1900), ^486.

2. P. LENARD, (lei- Heidelberger ¿1/,adcmic. Nov.

1910.

Le potentiel disruptif ^{dans un} champ magnétique

Par Eugène ^BLOCH

[École ^Normale Supérieure.

Laboratoire de Physique.]

1. Introduction.

On sait depuis ^fort long- temps que la décharge dans les tubes à gaz raréfiés est profondément modifiée par ^un champ magnétique.

Je n’ai pas l’intention d’exposer ^ici l’historique ^de

cette question, qui ^{a été fait} déjà plusieurs ^{fois’. Je}

me contenterai de rappeler ^{les noms de Plucker et de}

Hittorf qui ^{ont été, sur ce} sujet, ^des initiateurs, ^et

aussi les expériences plus récentes de Lehmann, ^Birke- land, Villard, War burg, ^Pellat, qui ^ont obtenu dans ce

domaine de nombreux et importants ^{résultats nou-}

veaux. Parmi les questions que l’on peut ^se poser, ^sc trouve en particulier ^la suivante : la décharge ^est-elle

facilitée ou rendue plus ^difficile par le champ magné- tique ? ^{Ou encore : le} potentiel disruptif est-il abaissé

ou diminué ‘’

La réponse qu’on ^{lui a donnée a été}

très variable avec les conditions expérimentales, ^{et les}

résultats contradictoires ne manquent pas. Il semble

cependant qu’en général il y ait élévation du potcn-

tiel explosif par le clamp magnétique ^et quelquefois

abaissement. On peut dire aussi _que ce second phéno-

mène apparait ^de préférence quand ^le champ magné- tique ^est parallèle ^au champ électrique, l’autre dans lc cas oil les champs ^sont perpendiculaires. ^{On en}

trouve divers exemples ^{dans les travaux de} Warburg2, Birkeland3, Sieveking’, ^{Meurer5, etc.} Cependant ^les règles précédentes n’ont pas ^une véritable généralité

et les conditions expérimentales ^{ou il faut se} placer

pour observer ^{l’un ou} l’autre des deux phénomènes

ne peuvent pas s’en déduire.

Des travaux expérimentaux ^{récents sont venus} jeter quelque ^{lumière sur ce} sujet ; ^{ce sont les travaux de}

M. Righi ^{et ceux de M.} Gouy (j’en ^donnerai plus ^loin

la bibliographie). ^{Ces deux} physiciens ^ont signalé ^des

cas nets dans lesquels ^on observe l’abaissement du

potentiel disruptif par le chan1p magnétique. La gran- 1. Voir _par exemple ^{J. J.} THOMSON, ^b n ^Elct;- lr°ieiftl through ^{Gascs. 2"} édition, p. 572 et suivantes.

2. WARBURG, Wied. Ann., 62 j189î) ^385.

u. BIRKELAND, ^{C. R., i26} (1898) ^586.

4. SIEVEKING. An11. d. Phys.. ²⁰ (1906) ^209.

5. MIURER, ^{Ann. cl.} l’Iry,s.. ²⁸ (1909, ^199.

deur de l’effet étant particulièrement m arquée ^dans

le dispositif ^{de M.} Gouy, ^{c’est de} celui-ci que ^nous

nous occuperons ^tout d’abord. Je commencerai par résumer brièvement les résultats _{que M.} Gouy ^{a énon-} cés ; puis j’exposerai ^les expériences que j’ai ^moi-

mêlne effectuées sur le même sujet, ^ainsi que l’inter-

prétation théorique que j’en propose. ^Je terminerai enfin par quelques remarques relatives aux expé-

riences de M. Righi ^{et aux} interprétations générales

que l’on peut ^tenter actuellement des ^faits observés.

2. Expériences ^{de M.} Gouy.

^{Les résultats}

obtenus par M. Gouy ^{ont été} exposés dans deux notes’.

Dans un premier ^{travail, M.} Gouy utilise des tubes a anode cylindrique généralement volumineuse et à deux cathodes placées ^à l’intérieur du cylindre anodique :

ce sont par exemple ^{des boules soutenues} par des

tiges entourées de tubes de verre et placées ^{sur un}

mcme diamètre d’une section droite du cylindre ^ano- dique. ^{Si le vide est} très avancé et par conséquent ^le potentiel disruptif ^{très élevé,} l’établissement d’un

champ magnétique abaisse fortement le potentiel explosif, ^{si le champ est} parallèle ^{à la} ligne joignant

les cathodes. C’est ^ce _{que M.} Gouy appelle ^la position privilégiée. ^Cette action s’affaiblit et disparaîl rapi-

denlent si on incline le chalp magnétiques

^{la di-}

rection précédente. ^En particulier, ^il peut arriier,

pour ^un potentiel convenable, que le champ magné- tique allume la décharge ^en position privilégiée ^et qu’elle s’éteigne ^{si on} s’en écarte. Ce phénomène

conserve la même allure quel que soit le chantp ^1na- gnétique jusqu’à la limite atteinte (quelques ^milliers

de gauss). ^{Il est} accompagné ^{d’un autre} phénomène qui ^est l’apparition d’une vive lumière entre les ca-

thodes au moment où la décharge

produit.

M. ("uuj remarque d’ailleurs quc ^toute paroi ^de

verre dans l’ampoule peut éventuellement jouer ^le

rôle de cathode secondaire, ^{de sorte} _que ^le phéno-

mène qu’il signale peut

produire lnémc dans les 1. Gouv. C. R., 150 (1910) 1332-1555: i5i (1910 1020-1023.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019110080205101

tubes à une seule cathode, ⁱⁱ condition que le faisceau

magnéto-cathodique ^{issu d’un} point ^{de celle-ci ren-}

contre la paroi ^{de verre} 1 en ^{créant une cathode se-}

condaire. Il est ainsi conduit a la règle générale ^sui-

vante que je cite textuellement :

«

Aux vides élevés, lorsque ^des charges négatives

sont reliées (ou près ^de l’être) par des lignes ^{de force} magnétique, ^elles produisent ^{une action de nature in-}

connue qui ^{est mise en} évidence par ^un abaissement extrême du potentiel explosif, ^et par la production ^de

la lumière inter-cathodique ^»

Pour abréger ^nous désignerons ^{avec M.} Gouy ^cette

action sous le nom d’action inter-cathodique.

Dans une seconde note, M. Gouy ^s’est occupé ^du

cas où l’action inter-cathodique ^{est exclue} grâce ^{à la} disposition ^{donnée au tube. Il trouve} alors que l’action du champ magnétique ^{consiste tantôt en iiii acc J’ois-}

sement, ^{tantôt en une} diminution du potentiel explosif. ^{D’une manière} générale, ^{« le} champ 111agné- tique multiplie ^le potentiel explosif par ^un facteur N d’autant plus grand que le faisceau magnéto-cathodi-

que ^est plus ^{raccourci ». Telle est la seconde} règle

donnée par M. Gouy ^{et relative au cas où il} n’y ^a pas d’action inter-cathodique.

3. Dispositif expérimental. - Les tubes que

,j’ai employés2 ^{étaient tous assez} petits pour être placés

entre les pôles d’un électro-aimant, Leur longueur

totale était comprise ^{entre 50 et 60 mal. ; leur lar-}

geur était de 50 ^mm. environ. Ils sont reliés à la trompe ^{à mercure} de manière que leur plus grande longueur soit horizontale. On s’arrange ^{de telle sorte}

que le champ magnétique ^{soit lui-même} horizontal, de sorte qu’il suffira de faire tourner le champ par rapport ^au tube pour observe, si les électrodes sont convenablement placées, les variations signalées par M. Gouy.

L’électro-aimant est du type ^Wciss (petit modèle)

et peut tourner autour d’un axe vertical. Les pôles employés ^sont tronconiques ^et distants de 60 ^mm. en-

viron ; l’axe de rotation passe ^{au milieu} de l’intervalle des pôles. ^On peut donc aisément faire varier de 0" à 90° l’angle ^du champ magnétique ^et de l’axe du tube.

Nous désignerons ^{dans tous les cas} par ^{A et B ces} deux positions ^{extrêmes, dont la} première ^{est d’ordi-}

naire la position privilégiée ^{de M.} Gouy.

Il était nécessaire de connaître approximativement

les champs magnétiques utilisés. Une détermination suffisamment exacte pour le ^cas actuel a été faite au

moyen d’un ^t1uxmètre Grassot étalonné lui-même par

comparaison ^{avec une} balance de Cotton. On ^a envoyé

1. Uu

autre point ^{de la cathode} primitive.

2. Dans iiies premières expérience, [C. ^{R. 151} (1910) ^808- 810], j’avais

reproduire exactement le dispositif ^des premiers

tubes de M. Gouy. En réalité il n’cn était rien, ^le cylindre

dique ^{de lI.} Gouy ^étant perpendiculaire ^et

parallèle

champ magnétique.

dans l’élcctro des courants de 5, 9, 10, 15, ^{20 am-} pères ^{environ et construit la courbe} de wriatiuu du

champ magnétique ^eH fonction du courant magnéti-

tisant. On peut ^{dès lors avoir une valeur} approchée

du champ ^fourni par ^{un courant} quelconque. ^Le champ maximum était de 5500 gauss ^à peu près.

Mais on a rarement dépassé 2000 gauss.

Le potentiel électrique capable de produire ^{la dé-} charge était fourni par ^une batterie de petits ^aCCU01U-

lateurs donnant 1000 et au besoin 2000 volts. Il était mesuré avec un voltmètre multicellulaire. Une résis- tance ii eau distillée était intercalée sur le circuit de

décharge, ^{et, dans la} plupart ^des expériences, ^{on me-}

surait le courant de décharge ^au moyen d’un milliam-

père-mètre donnant directement les courants compris

entre un milliampère ^{et un centième de} milliampère.

Sauf indication contraire les courants de décharge

mesurés dans la suite de ce travail sont tous donnés

en cent-millièmes d’ampères.

4. Existence d’un champ magnétique opti-

mum. - Le tube _que j’ai employé d’abord compor-

tait, ^comme quelques-uns des tubes de M. Gouy, ^une

anode cylindrique ^H (fig. 1) ^{de 28 mm, de diamètre}

l’ig. 1.

et de 40 mm. de longueur, munie de deux fenêtres de 1 cm. de côté permettant ^{de voir ce} qui ^se passe à son intérieur. Les deux cathodes C, C’ qui ^sont

deux fils d’aluminium, terminés par des boules de 1 mm. 5 de diamètre placées ^{u 8 mm. l’une de}

l’autre, ^sont fixées dans l’axe du cylindre anodique

et, par conséquent, ^{dans le} prolongement ^{l’une de}

l’autre. Lorsque ^le champ magnétique ^était parallèle

aux catlrodes (position ^{A ou} position privilégiée ^de

M. Gouy) ^l’action iiiter-catliodique devait intervenir pour abaisser le potentiel explosif.

Ce tube a deux cathodes permet ^{de constater aisé-}

ment l’action iriter-cathoditlue ^{de M.} Gouy. ^L’électro

étant dans la position ^{A, eu le} potentiel électrique ^uti-

lisé de 600 volts, ^{on fait} le vide jusclu’à

que la

décharge ^ne passe plus. ^{Il est} nécessaire pour cela d’ahaisser la pression jusque ^vers ,..1u ₃₀ ^{de mm. de}

mercure, de manière à être notablement au-dessous de la pression correspondant ^au potentiel ^minimum (clui, ^{comme on} sait, ^est d’environ 540 volts dans

l’air). ^A

moment, ^{un courant} de 6 ampères ^est envoyé dans l’électro (champ magnétique ^{de 1400} gauss

environ) : ^la décharge ^est rallumée. Si 1 on tourne l’élcctro de part ^et d’autre de la position ^{,1, la dé-} charge ^{s’éteint. C’est le} phénomène signalé ^pan

M. Gouy.

Augmentons maintenant le courant qui ^alimente

l’électro. On observe aussitôt le fait suivant que M. (louy n’a pas rencontré ^avec les formes du tuhe

qu’il ^utilise.

La décharge, ^rallumée par ^un champ ^{de 1400} gauss,

s’affaiblit peu à peu quand ^le champ atig»2ente ^et s’annule _pour un champ ^de 3000 gauss ^en1)il’on

(16 ampères ^dans l’électro) ; ^{elle se rallume si l’on}

diminue le champ. Ainsi il existe un champ 1nogné- tique optimum pour produire ^le phénomène ^de

Qi. Gouy. ^{Si le} champ ^est trop fort, ^{l’action inter-} cathodique ^n"a plus ^lieu.

Ce résultat peut, ^{avec le même tuhe, être mis en}

évidence de bien d’autres manièrcs :

10 Sans rien changer ^aux conditions précédentes,

fermons et ouvrons successivement le circuit de l’élec- tro sur un courant de 16 ampères (qui ^{donne un} champ magnétique li-ol) fort). ^On constate, ^{atc rno-} ment de 1(i fermeture, ^une lueur très brève dans le

tube, et, ^ait moment de l’ouverlure, ^{une nouvelle}

lueur plus prolongée (1 ^{à 2} secondes). ^{Cela tient à ce}

que pour produire ^ou pour supprimer ^le champ trop

fort de 5000 _gauss, on a nécessairement passé par l’intermédiaire du champ optimum ^{(de l’ordre de}

1400 gauss) ; d’où passage temporaire de la dé-

charge.

2° Utilisons encore un champ trop fort, ^de 2100 _gauss environ, ^et établissons-le en permanence.

La décharge ^ne passe pas. Tournons l’électro à droite

ou à gauche ^{de la} position ^{A ;} lacomposante ^du champ magnétique parallèle ^{aux cathodes diminue et} prend,

si l’écart est convenable, la valeur la plus ^favorable

au passage ^{de la} décharge : ^la décharge ^s’alltune.

Elle s’éteint à nouveau si l’on ramène l’éleciro dans la position privilégiée. ^Le phénon1ène ^{est devenu, ait}

lnoins en apparence, exactement complémentaire ^de

celui que M. Gouy

signalé. Mais l’on voit que ^cette apparence s’explique aussitôt si l’on tient compte ^de l’existence du champ magnétique optimum.

5. Interprétation théorique.

Les idées que

nous avons aujourd’hui ^sur le mécanisme de la dé-

charge disruptive ^{sont assez nettes} pour qu’il ^devienne

intéressant de chercher une interprétation théorique

du tous les phénomènes qui ^se rattachent h cet ordre d’idées. Grtice aux travaux bien connus de Tovrnsend,

de J. J. Thomson, etc., nous connaissons assez exac- tement la manière dont s’amorce une décharge. ^Dans

le cas où le champ électrique ^{est uniforme ou} cylin- drique, la théorie est particulièrement simple, ^{et Town-}

send en particulier ^l’a traitée d’une manière com-

plète ^{et en} l’appuyant d’importantes expériences. ^Je rappellerai simplement les considérations essentielles.

Supposons que l’on place ^{dans un} champ électrique (uniforme pour ^fixer les idées) ^un gaz renfermant

quelques ^{électrons libres} (ce qui ^arrivera toujours ^si

la pression ^{est assez} basse) : ^ces électrons, ^{sous l’in-}

fluence du champ, acquerront ^une énergie cinétique qui s’accumulera pendant leur parcours libre et qui

se dissipera ^{au moment} de leurs chocs contre les molécules. Si le parcours ^{libre est assez} grand (c’est-

à-dire la pression ^assez faible) pour que l’énergie cinétique ^accumulée pendant ^ce parcours dépasse l’énergie nécessaire pour détacher ^un corpuscule ^d’une

molécule du gaz, il pourra arriver qu’au ^{moment du} choc, il y ait effectivement rupture ^de la molécule heurtée avec production d’un nouvel électron libre : c*est l’ionisation par chocs. Dès lors il est évident que les nouveaux électrons s’ajoutant ^{aux anciens, les} charges électriques libérées dans le _gaz vont aller en

croissant suivant une loi exponentielle; ^{le courant} qui ^{traverse le} gaz prendra ^{donc très} rapidement ^une

valeur énorme : la décharge prendra ^la forme ^dis- ru ptive.

^{Si la} pression du gaz ^est abaissée progres-

sivement, l’ionisation par chocs ^aura lieu _pour un

potentiel ^de plus ^en plus faible, puisque le parcours libre moyen ^des électrons augmente. ^Il y ^aura donc abaissement du potentiel explosif. ^Mais il arrivera un moment où le parcours libre moyen des corpuscules

deviendra égal ^ou inférieur à la distance des électrodes.

Dès lors les corpusculcs, projetés ^{de la cathode vers}

l’anode ne rencontreront plus, ^en moyenne, ^aucune molécule dans leur trajet à ^{travers le} gaz; leur parcours réel deviendra inférieur ^au libre parcours moyen;

leur force vive ne sera plus utilisée pour ioniser par chocs : le potentiel disruptif va remonter très rapi-

dement. Ainsi il existe un potentiel critique ^{ou mini-}

lnum

pour lequel ^la décharge ^{est la} plus ^{facile, et} qui ^{est obtenu pour une} pression ^telle que le parcours libre moyen des électrons soit égal à la distance des électrodes.

Il est facile de voir que les effets observés ^seront tout il fait du même genre si, ^la pression ^restant fixe, ^on (icci-oit la ll2StflnCe des élect»odes; ^{on trou-}

verra encore

potentiel ^de décharge minimum pour

une distance des électrodes égale ^au parcours moyen des électrons sous la pression considérée.

On

conçoit facilement que la théorie précédente, ^traduite

par le calcul, conduise, ^en champ ^{uniforme, à la loi}

bien connue de Paschen, d’après laquelle ^le potentiel

disruptif

dépend que du produit de la distance des électrodes _{pa r la} pression.

Lors(lue ^{1(’ tube, est} placé dans

champ mangé- tique, ^la trajectoire des électrons est déformée par le

champ ; ^elle peut ^{être, suivant les cas,} allongée ^ou

raccourcie. Or, ^ces variations de longueur ^auronl, d’après ^ce qui précède, ^la plus grande ^{influence sur}

l’ionisation par chocs ^et par suite ^{sur le} potentiel disruptif. ^{Si le calcul de la} déformation des trajec-

toires est possible, ^{il sera} possible également ^de prévoir suivant les _cas, un accroissement oii une

diminution dn potentiel disruptif.

Or, ^{dans les} expériences ^citées plus ^{haut, la} dispo- position relative des champs électriques ^et magné- tiques ^{est assez} simple ^pour permettre ^le calcul. Le

champ électrique ^{est en effet,} sensihlement cylindrique,

si l’on fait ah- straction de la

perturbation pro-

venant de l’inter- valle qui sépare

les deux catho- des ; ^le champ magnétique ^est parallèle à ^l’axe

du cylindre. ^Dé- signons ^le champ magnétique par H, le rayon de

Fig. 2 l’électrode inté-

rieur par a, la

charge ^{et la masse} d’Lltl électron par e ^{et l1L} Au temps t, l’électron a les coordonnées x et y par rap- port ^{à un} système ^d’axes rectangulaires ^{situés dans la}

section droite du cylindre qui ^le contient, ^{et il est} placé ^{en un} point ^{M où le} potentiel électrostatique

est V. Les équations ^{de son mouvement sont donc :}

Leur intégration ^{est facile’ ct conduit au résultat sui-}

vant : l’électron, ^{au lieu de suivre un} rayon des élec- trodes cylindriques, parcourra ^une spirale ^{en tendant}

vers un cercle asynlptote. Le rayon ^R de ^ce cercle est

défini par l’égalité

dans laquelle ^V représente ^la différence de potentiel

entre les points ^{du cercle} asymptote ^et l’électrode intérieure. Si l’électrode intérieure a un rayon suffi-

samment faible vis-a-vis de celui du cylindre anodique

le champ ^{est tout entier localisé} près d’elle, ^{et l’on}

1.. Voir par exemple ^{BOUASSE. de} Physique, ^{3, 233.}

paut confonfre V avec la différence de potentiel ^entre

les deux électrodes.

Ce calcul permet ^{de retrouver} aisémentles résultats

expérimentaux ^obtenus précédemment :

10 Si le chamo magnétique ^{est très} peti t, ^{les élec-}

trons rencontrent l’anode avant d’avoir _pu s’approcher

du cercle asymptote ; ^leur trajectoire ^est pco allongée.

Le potentiel disrnptif n’est pas lnodifié.

2° Si Mil croit jusqu’à ^llnC valeur telle _{que Ii} soit

compris ^{entre les} rayons des deux électrodes, ^tout électron émis par la cathode tend ^à rester indéfini-

ment dans le gaz ^{en se} rapprochant ^de plus ^en plus

du cercle asymptote. ^{Si l’on est} au-dessous de la pres- sion critiqua ^{et si le} potentiel ^{V est} insuffisant pour faire passer la décharge 3 ^lui seul, ^la longueur ^de

la trajectoire ^{lihre des} électrons, qui ^en l’absence de

champ magnétique, ^{était devenue} inférieure au libre parcours ^moyen (voir plus ^haut), redeviendra égale ^à

ce parcours. ^En d’autres termes les électrons qui

allaient en ligne ^{droite de} la cathode à l’anode sans

rencontrer, ^en moyenne, ^aucune molécule, ^rencon-

treront a nouveau des molécules et les ioniseront par leurs choc. La décharge passera à ^travers le gaz.

Ainsi le champ magnétique ^{abaisse le} potentiel ^dis- ruptif.

;)0 Si le champ magnétique ^{devient très} intense, ^la spirale décrite par ^un électron est tout entière ra-

massée au voisinage ^{de la cathode;} l’électron pourra

encore rencontrer des molécules, ^{mais comme il}

n’aura parcouru, dans le ^sens du champ électrique, qu’un espace insignifiant, ^son énergie cinétique ^sera

insuffisante pour produire ^une ionisation par collision.

La décharge s’éteindra.

Ainsi la théorie explique qualitativement ^d’une

manière complète ^le phénonlène d’abaissement du

potentiel explosif observé par M. Gouy, ainsi que l’existence du champ magnétique optimum que les

expériences ^{décrites nous ont révélée.}

6. Vérifications expérimentales de la théo- rie.

Si le point ^{de vue} auquel ^{nous nous sommes} placés ^est correct, il existe ^un moyen simple ^{de le}

vérifier. Il suffit de souder l’une à l’autre les deux

cathodes, de manière ^à les relplacer par ^une cathode

unique placée dans l’axe du cylindre anodique ^{et Ira-}

versant le tube de part ^en part. ^Le champ électrique

est plus rigoureusement cylindrique ^{dans ce cas} que dans le précédent ^{et les} observations doivent être au

moins aussi nettes. C’est ce que l’expérience ^{a confirmé}

de tous points. ^{Le nouveau} tube, de dimensions voi- sines de celles de l’ancien est représenté ^{sur la} tigure 3.

Si le champ magnétique ^est convenable, l’effet de l%1. Gouy ^{s’observe avec la} plus grande ^{netteté. M} y

rallumage ^{de la} décharge

position privilégiée,

extinction si on tourne l’électro de part ^{et d’autre.}

Si l’on accroît le champ magnétique, ^{on constate}

encore l’existence d’un champ ophmum, ^au-dessus duquel ^la décharge ^est moins bien rallumée par le

champ ^{et même ne l’est} plus. A

^moment

rotation de l’électro peut, ^u

^tour, rallumer la

Fig. 3.

décharge : ^{c’est le} renversement de l’effet de M. Gouy.

De même,

^observe l’allumage temporaire ^{du tube à}

la fermeture et à l’ouverture du circuit de l’électro.

Il y ^a donc accord complet ^{avec la} première ^série

’d’expériences ^{et avec la théorie} précédente. ^{Tous ces} phénomènes n’apparaissent d’ailleurs, ^{comme le veut}

la théorie, qu’au-dessous ^{de la} pression critique.

Voici un excmple numérique. ^La pression ^{de l’air}

étant 0mm06 environ et la différence de potentiel ^de

560 volts, ^{on envoie} dans l’électro un courant de üamp,6 (correspondant à ^un champ magnétique ^de qnelques ^{centaines de} gauss seulement). ^La décharge, (lui ^ne passait pas, ^est allumée si l’électro est dans la

position ^{A : le courant de} décharge ^{est de 24 cent-}

millièmes d’ampères. ^{On tourne} légèrement ^{l’électro,}

la décharge ^{s’éteint; on le} ramène, ^{elle se rallume.}

C"est l’effet de M. Gouy.

Le courant de l’électro est élevé jusqu’à 5 ampères (1500 ^Gauss environ) ; ^la décharge, qui passait ^en position privilégiée, s’éteint. Elle se rallume si on

baisse le courant ou si on tourne l’électro. Elle se

rallume aussi

instant si on coupe le ^{courant ma-}

gnétisant. ^{C’est le} phénomène complémentaire ^de

celui de M. Gouy, ^{dû à ce} que le champ magnétisant

est maintenant trus supérieur

champ optimum.

Je signalerai ^ici quelques particularités que l’on obtient en écartant l’électro de la position privilégiée

et dont le détail ne me parait pas, pour l’instant,

entièrement interprétable par la théorie, ^{car la dis-} position relative des deux champs devient alors trop

compliquée pour permettre ^{le calcul.}

’1° Lorsque ^{le vide est assez} poussé, ^la décharge ^ne

passe plus ^{sous 800} volts par exemple. ^Le champ magnétique ^en position privilégiée la rallume sous

100 volts si la pression ^est convenable. Le ral1un1agl’

a lieu aussi, ^bien elltendu, _pour ^tout potentiel ^com- pris ^{entre 400 et 800; et la} décharge ^{est d’autant} plus bri 11an Le que le potentiel ^cst plus ^{élevé. Si,}

un champ magnétique donne, ^{oii veut alors éteindre}

la décharge ^{en tournant} l’électro, ^{on constate} que cette extinction est d’autant plus difficile, c’est-à-âire nécessite une rotation d’autant plus grande, que le

potentiel ^de décharge ^est plus élevé : elle a, d’ail- leurs, l’aspect d’une nappe l1nnineuse horizontale

qui ^{n’est autre} qu’un large ^faisceau magnétocatho- dique. ^{Si le} potentiel ^de décharge ^{est assez} grand ^il

pourra arriver que la décharge ^ne s’éteigne plus quand ^{l’éfectro est amené à la} position ^{B. On} peut alors observer avec la plus grande ^{netteté la} partie

relativement obscure du faisceau l11agnétocathodique, qui ^le fait J’pssenlbler il la partie négative ^d’une décharge ^ordinaire;

2° Si l’on utilise un champ magnétique beaucoup plus ^{fort, on arrive, colnme on l’a vu, à éteindre, en} position privilégiée, ^une décharge qu’avait ^rallu111ée

un champ plus faible. Il peut ^ne plus ^en être de même si 1"on accroît le potentiel ^de décharge. ^Le champ ^ma- gnétique optimum ^{ca°oit avec} le potentiel ^de décharge.

Ce résultat, ^en conformité avec la formule (1), ^est

une nouvelle confirmation qualitative ^{de la théoric;}

3° Voici quelques exemples ^des complications que l’on observe en inclinant suffisamment le champ ^ma- gnétique ^sur l’axe du tube.

La pression ^{est de 0,20 lnm, ; le} potentiel ^{mis sur}

le tube est de 550 volts. La décharge ^ne passe pas

spontanémerlt. ^Nous allons faire croitre progressive-

ment le champ magnétique.

(i. ^-

On envoie dans l’électro un courant de

0,50 ampère; ^le champ ^est insufGsant pour allumer la décharge. ^Le rallulnage ^se produit, ^{au contraire,}

avec un courant de 0,59 ampère (quelques ^centaines

de gauss) . ^{Le courant de} décharge ^{est de 16 en} posi-

tion privilégiée; ^{il s’éteint si on tourne l’électro} (effet Gouy).

b.

Le courant magnétisant ^est porté ^{à 0} amp. 50 ;

même phénomène ^{avec cette} différence que le ^courant

de décharge ^{maximum a} augmenté ^{et est devenu} égal

a 26. Le nouveau champ magnétique ^{est donc} plus

favorable à la décharge que le premier.

c.

Le courant de décharge, allumé par le champ magnétique, ^{est maximum} lorsque ^{le courant} magné-

tisant est de 0,75 ampère. Sa valeur ^est alors 5a cn-

viron.

d.

Si ^on augmente ^{encore le courant de l’électro}

(0 amp. 85) ^la décharge ^{allumée en} position prnilé-

giée ^{A ne} s’éteint pas complètement ^{dans la} position ^B

(à 90° de la première) .

Lorsque ^{le courant ma-}

gnétisant ^{atteint 1} ampère, ^{le courant de} décharge

produtt ^{dans la} position ^{A est de 5l} (le chalp

gnétique optimum ^est dépassé); lorsqu’on ^tourne

l’électro, ^{le courant de} décharge s’éléve jusqu’à ^54, puis ^{retombe à} 10 dans la position ^B.

e.

Si l’on envoie dans l’électro un courant de 1 amp. 6, le phénomène ^se complique ^{encore. Pour}

la position ^{A le courant de} décharge ^n’est plus que de 12 ; ^{si on tourne} l’électro, ^{il s’élève à} 30, ^retombe

à zéro et revient enfin à la valeur 9 dans la position ^lj.

f.

^Ce phénomène s’accentue quand ^le champ magnétique ^{croit encore. Le courant} magnétisant ^étant

de 5 amp. 4, il n’y ^a plus rallumage, ^{au mornent de}

son établissement en position ^{A. Si l’on tourne l’élec-}

tro, le ^courant croît jusqu’à 17, ^{retombe à zéro, et} reprend enfin la valeur 7 dans la position ^B.

g.

Enfin pour ^un champ très l’ort (11 amp. 4

dans l’electro), ^le champ ^{ne rallume} plus ^la décharge

en position ^A. La rotation ne produit plus ^{le rallu-}

mage que ^très près ^{de la} position ^B (courant ^de décharge égal ^à 7). ^{C’est l’ell’et} complémentaire ^de

celui de M. Gouy.

J’ai tenu à reproduire ^cet exemple ^{en détail afin}

de montrer par quelle transition compliquée ^{on passe}

du phénomène ^{de M.} Gouy ^{au phénomène opposé.}

Si l’on ne conserve de, résuli ats précédents que ^ce qui

est relatif au voisinage ^{de la} position ^A (pour laquelle

la théorie ^a été faite) ^{on voit} qu’on ^retrouve les par- ficularités signalées ^{au début.}

Les vérifications précédentes, ^{faites toutes sur le}

même tube, avaient besoin d’ètre généralisées ^{et, si} possible, d’ètre rendues quantitatives. J’ai, à cet ell’et, institué les expériences suivantes :

f. ^-

Si la théorie est exacte, ^on doit pouvoir ^en

retrouver les résultats en réduisant l’anode et la cathode à une très faible longueur ^{dans le sens du}

Fig.4.

champ magnétique ^en pratiquant, ^en quelque ^sorte,

une section droite dans le tube de la figure ^7)..J’ai

été ainsi conduit à employer ^{le tube de la} figure ^4.

L’anode H est un fil d’aluminium circulaire. La

cathode C est uti fil d’aluminium protégé par du

sauf a

extrémité et place perpendiculairement

au cercle anodique; ^la partie ^{dénudée de la cathode}

arrive exactement au centre de 1 anode. On

ainsi réalisé une cathode ponctuelle ^{au centre} d’une anode circulaire. Il est visible _que la théorie exposée ^{tout à}

l’heure s’appliquera encore au cas où le champ ^ma- gnétique ^est perpendiculaire ^au plan ^{du cercle.}

L’expérience ^{en a de nouveau} pleinement ^confirlné

les résultats. Sans donner aucun nombre, _ponr ^ne pas alourdir ^cet exposé outre mesure, je ^{me borne-}

rai à indiquer que le phénomène ^{de M.} Gouy ^s’observe

ici encore avec netteté ainsi que le champ magné- tique optimum. Le faisceau magnétocathodique

presque linéaire que l’on obtient dans ^cc tube pré-

sente de plus quelques particularités intéressantes snr

lesquelles je compte ^revenir plus ^tard.

p.

^{Quant aux} vérifications quantitatives, ^elle)

ont été de deux ordres : ^Il la formule CI) permet,

lorsqu’on ^{a mesuré le} champ magnétique optimum ^H

avec un potentiel ^de décharge ^donné Y, de calculer le rayon R du cercle asymptote ^vers lequel ^tendent

les électrons. On connaît en effet le rapport - _m ^dont

la valeur en unités électromagnétiques C. G. S. est

environ 1,73 X 107. Le calcul fournit ainsi puur R

une valeur comprise ^{entre les} l’ayons de deux élec-

trodes, ^ce qui ^{constitue une} concordance très satis- iaisante.

2° J’ai, ^{sous la} pression ^{de 0mm,27 et avec le tube a}

anode cylindrique représenté ^{sur la} figure ^{5, construit}

la courbe de variation du potentiel explosif’ en ^fonction

du champ magnétique, ^{ce dernier étant en} position ^A.

Cette courbe est exactement semblable à celle _que fournirait ^un tube extérieur au champ magnétique

dans lequel ^{un ferait} changer ^la pression, ^{on encore}

un tube à électrodes mobiles dans lequel, ^{sous la}

même pression, ^on ferait ^{varier la distance des élec-}

trodes. En particulier ^{la courbe} présente ^{un minimum}

très accentué de 540 volts lorsque ^le champ magnéti-

sant est d’environ 0,9 ampère. La valeur obtenue

est précisément ^{la valeur bien connue du} potentiel

minimum dans l’air. On retrouve et précise ^{ainsi la}

notion du champ magnétique optimum indiquée plus

haut; ^{et l’on voit} que reflet ^dzc champ magnétique ^est simplement el’ accJ’ottre autrement que par ^un dépla-

cement mécanique ^la longueur ^des trajectoires ^des

électrons.

7. Expériences complémentaires. - ^Il. Gouy

a

l’ait des objections ^à quelques-unes ^des expériences, précédentes’. Dans les tubes a anode cylindrique que

j’ai ^{décrits les cathodes} émettent des faisceaux ma-

gnéto-cathodiques qui,

voisinage ^{de la} position pri- vilégiée, ^{sortent librement de l’anode ouverte a ses}

1. Gour, C. R., 151 (1910) ^1020-1023.

extrémités, ^et vont rencontrer le verre de l’ampoule

ou ils créent des cathodes secondaires. M. Gouy, ^sans

entrer d’ailleurs dans aucun détail, ^{attribue à ces}

cathodes secondaires, qui ^loi paraissent compliquer

les phénomènes, ^les renversements que j’ai observés,

c’est-à dire l’existence du champ magnétique opti-

mum. cc J’ai toujours, dit-il, ^en évitant les cathodes secondaires, ^{constaté un} minimum très marqué ^du

voltage ^en position privilégiée, ^{avec des} champs ^allant jusqu’à ^{6000 gauss, et des} ampoules ^{de dimensions}

diverses. »

Bien _que l’accord même de mes résultats avec la théorie puisse être considéré comme une preuve suf- fisante de l’absence d’influence des cathodes secon-

daires, ,j’ai ^{tenu à me mettre} entièrement â l’abri de leur action, ^{en utilisant le tube} représenté ^{sur la} figure ^{5. L’anode est un} cylindre d’aluminium com-

plélejnent ^{clos il ses} extrémités et muni seulement de

Fig. 5.

deux fenêtres latérales ponr ^en examiner l’intérieur.

La cathode est un fil d’aluminium placé ^{dans l’axe}

du cylindre ^et supportée ^{à une} extrémité par ^un fil transversal entouré d’un tuhe de verre et traversant un petit ^trou pratiqué ^dans l’anode. Ce tube réalise la disposition ^{des deux} champs électrique ^et magné- tique qui ^est nécessaire pour que la théorie soit

applicahle, ^{tout en éliminant} l’objection ^{de M.} Gouy.

Or ce tube se comporte ^{à tous} égards ^{comme le}

tube à anode ouverte de la figure ^{3. Avec}

potentiel

de 615 volts et une pression ^de de 12 ^{mm.. le phéno-} mène de M. Gouy ^est parfaitement ^{net si le courant} magnétisant ^est de 1 amp. 1. Il ^est remplacé par l’effet inverse si le courant magnétisant ^{est de 15 am-} pères (2700 gauss environ). Il y

donc encore un

champ magnétique optimum ^et les moindres détails du phénomène ^ont conservé leur ancien caractère.

J’ai tenu enfin à soumettre à une épreuve ^direcle

la règle ^{de M.} Gouy relative à l’action intercathodique.

A cet effets, j’ai réalisé le tube de la figure ^{6. L’anode}

est un cylindre d’aluminium de très faible hauteur

(J ^mm. environ). ^{La cathode est} formée d’un fil de

platine ^{en forme d’U} entouré de verre sauf à ses extré- mités et disposé ^{de telle sorte} que les deux parties

libres soient près ^{du centre de l’anneau} cylindrique ^et

Fig. 6.

entièrement cachées _{par lui} quand ^{on le} regarde par le côté. On a ainsi réalisé deux cathodes ponctuelles

voisines du centre d’une anode cylindrique aplatie.

Si les idées auxquelles je ^{me rattache sont correctes,}

ce tube doit, ^à quelques perturbations près, ^{dues à}

la présence de deux cathodes se comporter ^comme celui de la figure .1’, ^{une seule cathode.} D’après

M. Gouy, ^au contraire, si l’on oriente le champ magné- tique parallèlement ^à la droite qui joint ^{les deux} cathodes, ^on doit observer l’action intercathodique

sans intervention d’aucune cathode see;ondaire (puis-

que les rayons magnéto cathodiques ^{tombent sur} l’anode), c’est-à-dire qu’il ^doit toujours y avoir abais-

sement du potentiel disrupiif. ^{Or, si la} pression ^{est de} 0mm,35 ^{et le} potentiel ^{utilisé de 645 volts, la} décharge

passe ^en l’absence de champ magnétique. ^Un champ magnétique ^{de 1400} gauss environ l’éteint aussitôt;

elle se rallume si on le supprime. Au contraire si le

champ magnétique ^{est 1noindre, la} décharge peut subsister dans le champ magnétique, ^{en même} temps

qu’il ^{se firme un faisceau} magnétocathodique ^{se ter-}

minant sur l’anode et dessinant un de ses diamètres.

Cette expérience ^montre que la règle de l’action

intercathodique ^{de M.} Gouy n’est pas générale. ^Au

contraire la théorie électronique, aujourd’hui ^clas- sique, ^rend entièrement compte des faits dans les cas

malheureusenent peu nombreux oit le calcul ^est pos- sible. Peut-être serait-il donc préférable ^{de la conser-}

ver jusqu’à ^{nouvel ordre1.}

Je laisserai pour l’instant de côté la seconde règle

de M. Gouy ^{relative au cas où l’action} intercatho-

dique ^{est exclue, et} qui ^fait intervenir la longueur ^du

faisceau magnétocathodique. ^{Il n’est} peut-ètre pas

impossible ^{de la ramener, elle aussi, à la théorie} électronique classique. ^{Mais, avant de le faire avec}

1. Il est peut-être intéressant de signaler que M. Guny,

dans le

où l’action intercathodique ^{est exclue, admet la} possi-

bilité du champ optimum,

^{le montrent} les nombres qu’il

cite à l’appui ^de

expérience. ^On voit, d’après

qui précède,

que le champ optimum

présente ^{même dans certains} tubes à

action intercathodique.

quelque ^sûreté, il faut éclaircir quelques questions

relatives aux rayons magnétocathodiques. ^Aussi

tiendrai-je plus ^{tard sur ce} point.

8. Les expériences ^{de M.} Righi’. ^-M. Righi,

par ^un montage ditférant notablement des précédents,

a

étudié lui aussi l’influence du champ magnétique

sur le potentiel disruptif. ^Les deux électrodes sont deux plateaux parallèles de distance faible par rapport

à leur diamètre, ^{et le} champ magnétique peut ^être orienté parallèlement ^ou perpendiculairement ^au champ électrique. ^{Dans les deux cas, M.} Righi ^a

observé un minimum du potentiel disruptif ^{pour une}

valeur convenable du champ magnétique. ^{Mais ce}

minimum est ordinairement très supérieur ^au poten- tiel critique dans l’air (340 volts). ^Quoi qu’il ^en soit,

cette observation est en complet ^{accord avec celle} que

j’ai ^{faite sur} des tubes II anode cylindrique, ^{et les}

conclusions qualitatives qu’en ^{tire QI.} Righi ^{sont les}

mêmes.

J’ai tenu a refaire ces expériences ^{avec un tube à} plateaux parallèles distants de 1 mm. construit sur

le modèle de ceux de M. Riglii. ^{Il est facile de confir-}

mer ses résultats, ^{tout au moins} lorsque ^{les deux} champs ^sont parallèles. Ainsi, ^{sous une} pression ^de

0"’n’,J environ le potentiel disruptif ^décroit depuis

1000 volts environ jusqu’à ^{un minimum} de 540 volts pour ^croitre de nouveau ensuite lorsque ^{le courant} magnétisant augmente. ^Le potentiel ^{minimum est}

atteint pour ^{un courant} magnétisant de 0 amp. 4, c’est-à-dire pour ^un champ magnétique ^de quelques

centaines de Gauss. Il est par conséquent ^{facile de}

réaliser avec ce tube l’expérience ^{de M.} Gouy. Ainsi,

sous une pression ^{de 2 mm. et} pour ^un champ magné- tique ^{de 800} gauss la décharge, que 400 volts ^ne suf- fisaient pas ^{à faire} passer, ^est allumée. Si on tourne

l’électro de part ^{et d’autre de la} position privilégiée,

l’extinction se produit.

Les phénomènes ^m’ont paru beaucoup ^{moins nets} quand ^{les deux} champs électrique ^et magnétique ^sont perpendiculaires. ^Il peut arriver alors qu’il n’y ^ait plus ^de champ magnétique optimum, mais que le

potentiel disruptif ^soit toujours ^élevé par le champ.

La grosse difficulté que l’on rencontre avec ce 1non.

tage ^et qui ^{lui ôte une} grande partie ^{de son intérêt} théorique, ^c’est que, dans les expériences. ^la décharge

ne passe presque jaiitais ^en champ uniforme. ^Le phénomène ^{étudié par M.} Righi n’apparaît qu’au-

dessous du potentiel critique, ^{c’est- à-dire} lorsque ^le

parcours des électrons tend ^à devenir supérieur ^{à la}

distance des plateaux. ^{Il en} résulte que la décharge

rhumée

modifiée par le champ magnétique ^con-

tourne généralement ^leur bord, l’intervalle des pla-

teaux restant obscur; ^elle peut ^{alors se} déplacer ^tout

autour des plateaux, ^sa position ^{à un moment donné}

1. RIGHI, ^Ace. di Bologna, Mai 1910: Le Radiiiiii, 7 (1910) ^215,

n’étant fixée que par les irrégularités du champ ^1na- gnétique ^{et le défaut de} parallélisme ^des plateaux. On s’explique ainsi que les observations ^soient

peu

irrégulières ^et

^{voil, de} plus que la trajectoire ^des

électrons (léroriiiée par le champ n)agn6Li(juc ^ne peul pf1l.’B ^{se calculer. Il est} donc difficile de soumettre les nOll)bres de M. Righi ^au contrôle de la théorie.

,l’ai cherché à améliorer le dispositif ^{en utilisant} l’ingénieux arrangement signale par Carr1 dans ^son étude de la loi de Paschen. L’appareil ^csl, représenté

sur la figure ^{7. Un} cylindre d’ébonite E a été creusé de manière à pouvoir y engager ^PL y mastiquer ^les

Fig.7.

deux plateaux parallèles ^{PP’. On} peut ^{faire le vide}

dans l’espace ^{resté libre entre ces} plateaux, ^{et il est}

évident que l’influence des bords ^{se trouve} éliminée par la présence du rebord d’ébonitc ^e. Or l’appareil

étant étudié dans un champ magnétique on ne con-

state pas de variations considérables du potenfiiel ^ex- plosif lorsqu’on ^{excite le} champ magnétique parallè-

lement au champ électrique. Lorsque ^les champs.

sont perpendiculaires ^le potentiel disruptif ^est toujours

élevé très notablement avec l’appareil précédent.

Ces résultats sont conformes à ceux que la théorie

prévoit pour les champs ^{intenses. Dans les} champs

faibles il peut y ^{avoir un} léger allongement ^{des tra-} jectoires corpusculaires par ^un champ magnétique transversal, c’ est- à -dire un abaissement du potentiel explosif. ^Avec l’appareil ci-dessus, ^{on la} largeur ^cln champ ^{est du} mème ordre que ^{sa hauteur} (6mm, 5),

cet effet est forcément peu sensible. Il le deviendra

peut-être ^{avec un} appareil ^à plateaux beaucoup plus larges. ^{C’est un} point yue je ^me propose d’étudier. Si

l’expérience ^{confirme les} prévisions théoriques, ^elle

permettra ^{ici encore des} vérifications quantitatives.

9. Conclusions.

L’abaissement considérable du potentiel explosif ^{dans un} champ magnétique que l’on observe ^avec certains tubes à vide semble

s’expliquer d’une manière satisfaisante si l’on utilise la théorie moderne de la décharge disruptive. ^Cette

1. CBRR, Proc. Roy. Soc., ^71. (1903) 374.