HAL Id: jpa-00241021
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Submitted on 1 Jan 1905
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Annalen der Physik ;T. XV, n° 12; 1904
P. Lugol
To cite this version:
P. Lugol. Annalen der Physik ;T. XV, n° 12; 1904. J. Phys. Theor. Appl., 1905, 4 (1), pp.441-452.
�10.1051/jphystap:019050040044101�. �jpa-00241021�
441 devient très grand. Mais on y arrive toujours avec la plus grande facilité, en établissant un court-circuit momentané dans le tube.
L’arc qui jaillit dans le tube, au moment de la rupture du court-cir- cuit, détermine toujours son amorçage, quel que soit le degré de vide.
Enfin, M. Cooper Hewitt a découvert cette propriété nouvelle des
cathodes qu’il a appelée répugnance et a donné les moyens de la sur-
monter.
,Les tubes à vide paraissent, dès maintenant, appelés à rendre les plus grands services industriels. Non seulement on peut faire avec
eux des appareils d’éclairage intéressants, mais il est probable que, dans l’avenir, en suivant la voie ouverte par Heivitt, on pourra les appliquer à la production et à l’utilisation industrielle des cou-
rants de haute fréquence, avec lesquels on pourra, nous l’espérons,
résoudre des problèmes nouveaux, relatifs à la transmission de
l’énergie, qui ne sauraient l’être avec les moyens dont nous dispo-
sons aujourd’hui.
ANNALEN DER PHYSIK ;
T. XV, n° 12; 1904.
P. LENARD et V. Ueber die Erdalkaliphospore (Les phosphores alcaline-terreux).
-P. 225-282, 425-484 et 633-672.
Cet important et remarquable mémoire contient, avec une mono- graphie complète des sulfures alcalino-terreux phosphorescents, des
indications théoriques d’un grand intérêt. Les auteurs avaient déjà
fait voir que : 1 ° la phosphorescence est liée à la présence nécessaire
de trois éléments : le sulfure alcalino-terreux, de faibles traces d’un métal dit et une substance étrangère fusible, ou fondant (Zusatz) ( ~ ) ; ~?° l’aptitude à la phosphorescence existe seulement dans les corps préparés au rouge et non dans ceux que l’on obtient à froid ou par la voie humide ; elle est détruite par la pression (2).
Le mémoire actuel, résultat de l’observation d’un nombre énorme de préparations bien définies, poursuivie pendant des années avec
une méthode rigoureuse et dans des conditions très variées, jette
une vive lumière sur un phénomène d’une extraordinaire complica-
tion. Chemin faisant, les auteurs ont pu vérifier l’exactitude des (1) W’ied. t. XXXVIII, p. 90 : 188H ;
-et J. de 2c série, t. IX, p. 578 ; 1890.
(2) Ann. d. Phys., t. XII, p. 439 ; 1903 ; - et J. de llh!ls., 4c série, t. 11, p. 936 ; 1903.
J. de l’Iays., 4° série, t. IV. (Juin 1905.) 30
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019050040044101
442
anciennes observations de Becquerel, et en expliquer un grand
nombre par les lois qu’ils ont découvertes.
Ils appellent phosphore alcalino-terreux, ou plus simplement
phosplîore, une préparation dans laquelle sont réunis les trois élé- ments ; un phosphore pur’ est celui qui ne contient qu’un seul métal et un seul sulfure. C’est donc une préparation bien définie, que l’on peut représenter par un symbole tel que CaCuNa2SOI par
exemple, où Ca désigne le sulfure, Cu le métal actif, Na2SOI le
fondant. On l’obtient en préparant le sulfure pur par calcination du carbonate pur avec du soufre pur ; une masse déterminée de sulfure est ensuite broyée avec une masse convenables du fondant, puis dans
la poudre étalée au fond du mortier on creuse avec le pilon une petite cavité que l’on remplit de 10 ou 15 gouttes d’alcool absolu ;
on ajoute ensuite un nombre déterminé de gouttes d’une solution aqueuse titrée d’un azotate métallique (ou de tartrate, dans le cas
de Sb); on pilonne de nouveau, et on porte au rouge de douze à vingt
minutes. Toutes les observations se rapportent à des préparations
de cette espèce. Les seuls métaux reconnus comme actifs, parmi i
tous ceux que l’on a essayés, sont : Cu, Pb, Ag, Zn; Mn, Ni; Bi, Sb ~
formant trois groupes assez bien définis par la disposition générale et
les propriétés des bandes phosphorescentes que révèle l’examen
spectroscopique de la lueur én3ise.
Nous indiquerons seulement la division du mémoire et les conclu- sions générales, ne pouvant résumer les observations elles-mêmes, trop nombreuses et trop détaillées.
A. OBSERVATION IMMÉDIATE APRÈS EXCITATION PAR
LALUMIERE SO- LAIRE.
-L’observation est faite à l’oeil nu dans la chambre obscure,
environ une seconde après la fin de l’exposition, que l’on réalise en ouvrant une petite ouverture pratiquée dans la paroi, et par laquelle
on fait passer la préparation, que l’on maintient à l’air libre pendant
une demi-minute ou une minute. Les résultats, relatifs à près de deux
cents préparations, donnent pour chacune d’elles l’intensité évaluée
au moyen d’une échelle conventionnelle, la couleur ou la nuancer
; et l’allure de l’amortissement de la phosphorescence.
L’étude méthodique et complète n’a été faite que sur une quaran- taine de préparations, choisies de telle manière que l’on pût avoir,
pour chaque métal et chaque sulfure, les couleurs qui s’étaient ilion-
trées avec la plus grande intensité.
B. ANALYSE SPECTRALE
DEL ÉMISSION PHOSPHOnESCEI1’E. - La phos-
443
phorescence était excitée soit par un phosphoroscope tournant len-
tement et exposé à la lumière solaire fortement concentrée, soit par le spectre d’une source riche en radiations ultra-violettes, projeté par
une optique en quartz, soit par la lumière d’un arc de i10 volts et 10-15 ampères filtrée à travers un filtre ultra-violet de Wood. Les rayon s cathodiques et l’étincelle entre électrodes de zinc, qui ont égale-
rnent été étudiés, ont l’inconvénient de rendre très lumineuses des substances comme CaO, et quelques autres, qui se trouvent
dans toutes les préparations. On observait au moyen d’un spectros- cope de poche ; sur la moitié de la fente on projetait l’image d’un papier huilé éclairé par la lumière d’un bec Auer débarrassé de l’excès de luminosité dans le rouge par filtration à travers du sulfate de cuivre ammoniacal et du carmin d’indigo. Un diaphragme iris et
des verres fumés permettaient d’affaiblir le spectre de comparaison
de manière à lui donner dans la région voulue une intensité égale à
celle de la bande de phosphorescence étudiée. L’échelle d’intensité ainsi obtenue allait de 1 à 800. Les résultats sont résumés par des
graphiques et consignés dans des tableaux indiquant, pour chaque préparation, toutes les particularités de ses bandes de phosphores-
cence : couleur, caractère général, aspect à la température ordinaire (excitation par la lumière transmise par le filtre ultra-violet), lon-
gueur d’onde moyennes, relations avec la couleur de la phosphore-
cence générale (excitée par la lumière du jour ou la lumière ullri-
violette filtrée), action des variations de température.
C. INFLUENCE
DE LA -Les préparations pouvaient
être maintenues, pendant l’exposition et l’observation, à des tempéra-
444
tures constantes comprises entre
-180, et 40011, ou soumises, après l’exposition, à des variations de température plus ou moins rapides.
Les résultats sont consignés dans des tableaux donnant, ponr chaque température, l’intensité et la couleur de la préparation pendant l’ex- position et après l’exposition, et renvoyant, pour la composi-
tion et l’aspect du spectre, à des graphiques analogues à celui que
nous reproduisons ici, qui se rapporte à CaNiCaF2. (Les hachures correspondent à l’émission consécutive ; les courbes, à l’émission pendant l’excitation avec le filtre ultra-violet.) J
D. EXCITATION DES PHOSPHORES.
-a) Di*stî-ibution spectrale des
radiations
-Le spectre excitateur, produit par une fente de 1 millimètre de hauteur, est projeté sur la préparation, éta-
lée en couche mince, par une optique en quartz qui lui donne 4 cen-
timètres de longueur dans l’ultra-violet; on l’observe soit par la mé- thode des spectres croisés, soit avec une loupe très claire.
de la te1npérature sur cette (iistï-ibution, étudié en chauf-
fant la préparation pendant qu’elle subit l’action du spectre;
c) Excitationj)ar l’étincelle ou les cathodiques;
d) Relations entre l’intensité de la lumière excitrztrice et l’intensité de
l’émission phosphorescente.
Les résultats, exposés avec beaucoup de détail, sont résumés dans des graphiques complétant les précédents (fig. 2).
2.
-CaiBiCaF2 : Les parties hachées représentent les bandes d’émission ; les courbes, les régions excitatrices correspondantes.
E. ANALOGIES DES DIFFÉRENTES BANDES.
-Comparaison des carac-
tères des bandes d’un même métal dans les trois sulfures et des bandes
~
des divers métaux dans les trois sulfures.
445 F. ÀÎÉTHODES DE PRÉPARATION ET
DEPURIFICATIOX.
-PHOSPHORES-
CENCE DES PRÉPARATIONS DÉPOURVUES DE MÉTAL ACTIF OU DE FO-N-DANT.
-
ANALYSE CHIMIQUE PAR L’OBSERVATION DE
LAPHOSPHORESCENCE. - Il
s’agit uniquement ici de reconnaître dans des minéraux des traces de métaux trop faibles pour que l’analyse ordinaire ou l’analyse chi- mique puissent les révéler. La phosphorescence se produit en effet
avec des masses de métal de l’ordre du cent-millième de la masse
de l’échantillon examiné ; la transformation en sulfure, l’addition de fondants variés et l’observation de la phosphorescence permettent, grâce aux tableaux donnés dans le mémoire, de reconnaître l’exis- tence de la nature du métal(’).
G. CONCLUSIONS. 2013 a) Propriétés générales des bandes.
-L’émis- sion phosphorescente se compose de bandes ayant une position
fixe dans le spectre pour chaque phosphore. Leur nombre et leur po- sition caractérisent un métal donné dans un sulfure donné. Chacune d’elles est produite par des radiations excitatrices de longueur d’onde
déterminée et plus courte, conformément à la loi de Stokes ; son in-
tensité et sa durée peuvent être augmentées, d’une manière tout à
fait indépendante, par des fondants déterrninés ; elles peuvent présen-
ter trois états dont chacun est lié à un intervalle de température d’amplitude et de position bien définies :
10 État momentané inférieur, ou rroid.
---Pendant l’illu,rnina- tion il se produit simultanément deux phénomènes affectant la bande :
une évocation et un amortissement très rapides de la lueur, et un emmagasinement d’énergie croissant asymptotiquement avec l’inten-
sité et la durée de l’illumination. L’énergie ainsi accumulée peut se
conserver très longtemps sans produire de lueur. Les deux effets
’
sont déterminés par les mêmes radiations excitatrices, mais d’une manière tout à fait indépendante; l’un d’eux peut s’atténuer jusqu’à disparaître. Si c’est le premier, la bande, dans cet état froid, reste complètement invisible; seule une élévation de température, en
l’amenant au deuxième état, manifestera l’existence de la réserve
d’énergie, qui se dépensera alors sous forme lumineuse. Si c’est le
second, la bande brillera, mais il n’y aura pas d’accumulation.
(1) Les expériences ont montré que le cuivre est extrêmement répandu dans
le règne minéral,
commel’analyse spectrale
amontré l’extrême ditfusion du sodium à la surface de la terre ; le manganèse et le plomb sont
unpeu moins
répandus que le cuivre ;
onn’y rencontre qu’exceptionnellement le bismuth
enproportion supérieure à 2 x 10-~’ ;
enrevanche,
onle rencontre fréquemment
clans les coquillages.
446
2° État durable.
-Il Y a simultanément accumulation d’énergie,
et dissipation sous forme lumineuse. L’accumulation est moins par- faite que dans le premier état ; elle est irrémédiablement détruite,
au moins en partie, par la dissipation indiquée, qui commence dès le
début de l’excitation. L’accumulation croit encore asymptotiquement
avec la durée et l’intensité de l’illumination. On voit alors augmen- ter graduellement l’éclat de la bande, l’accroissement asymptotique
de 1"accumulation ayant pour conséquence une dépense croissante ; quand l’illumination a cessé, la bande s’affaiblit graduellement grâce
à la dépense graduelle de l’énergie qui est restée accumulée.
3° État momentané supérieur, ou état chaud.
-Il n’y a plus d’accu- mulation ; l’illumination ne produit plus qu’une évocation et un amor-
tissement très rapide de la lueur. La limite de cet état est la tempé-
rature à laquelle disparaît l’excitabilité par la lumière. Pour un
grand nombre de bandes, cette température est voisine du rouge ; pour beaucoup d’autres, fort au-dessous.
-
A chacun de ces états correspond un intervalle de température
bien défini, caractéristique pour chaque bande ; mais aux limites, et
aussi dans l’intervalle, ils se fondent graduellement l’un dans l’autre.
Il est vraisemblable que l’effet instantané se produit également dans
l’état durable, et qu’il devrait se manifester par une variation d’inten- sité particulièrement rapide au début de l’apparition et de l’affaiblis- sement de la lueur persistante, mais les expériences, qui n’étaient
pas photométriques, n’ont rien indiqué de semblable, au moins avec
l’excitation lumineuse. Cependant, avec des rayons cathodiques lents
de faible intensité, on a vu des bandes durables augmenter et dimi-
nuer très rapidement d’éclat, ce qui montre que non seulement l’effet momentané se produit avec ce mode d’excitation, mais encore due le
phénomène principal n’est pas produit d"une manière appréciable. On
peut encore déduire de là que la production de ce phénomène prin- cipal de l’état durable, accumulation et dépense simultanées, néces- siterait dans le cas des rayons cathodiques, comme dans le cas de
la lumière, des rayons particulièrement intenses.
Les différentes bandes d’un même phosphore pur sont entièrement
indépendantes au point de vue de leur intervalle propre de tempéra-
ture, des longueurs d’onde qui les excitent et de l’énergie accumulée ; celle qui correspond à une bande ne peut pas être dépensée par une
autre .
3On a pu cependant observer une influence mutuelle de deux bandes
447 même phosphore : Il lorsqu’une élévation de température fait apparaitre une nouvelle bande (’), et 2° lorsqu’il y a dans la même
préparation deux métaux dont l’un est en proportion beaucoup plus
forte que l’autre.
b) Sîtggestions sur les centres d’émission cles bandes.
-L’expé-
rience a montré que les sulfures purs n’ont qu’une phosphorescence
de très courte durée, très faible et sans couleur définissable ;
l’addition d’un fondant au sulfure pur exalte cette phosphores-
cence, et les sulfures additionnés de métaux et dépourvus de fondant
montrent la phosphorescence faible des sulfures purs, qui d’après
cela peut être attribuée à la présence accidentelle de traces de mé- taux et de fondants. Les fondants agiraient en permettant une
union intime, dans une même molécule, du sulfure et des atomes
métallique. Le seul sulfure pur qui, dans. un état moléculaire
convenable, possède une phosphorescence propre, est le sulfure de zinc. On peut l’assimiler à un sulfure alcalino-terreux où le zinc serait le métal actif, et qui n’a pas besoin de fondant, puisque les
deux éléments essentiels sont unis dans sa molécule.
Un phosphore apparait alors comme un mélange de centres
d’émission de diverses sortes, chaque centre fonctionnant indépen-
dament des autres. Chacun d’eux doit posséder les périodes parti-
culières des radiations excitatrices et de l’émission caractéristiques
de chaque bande.
Les éléments essentiels de ces centres doivent ê tre les atomes du métal actif, ceux du métal alcalino-terreux et ceux du soufre, qui
déterminent la possibilité d’existence de ces périodes.
Les fondants, la température de calcination et les facteurs ana-
logues, qui ne font que donner la prépondérance à certaines des
périodes possibles, agiraient en modifiant le mode de groupement
des éléments essentiels ; la pression détruit les groupements capables d’agir comme centres.
Les bandes de phosphorescence et les séries spectrales d’un métal
sont analogues au point de vue de l’invariabilité des durées d’oscil- lation et de leur attr ibution à l’atome métallique. Toutes deux
(1) Par exemple, à-180°, CaNiCaF2
nedonne qu’une bande jaune. durable, (fig. 1) ;
vers -70°, la bande rouge ,x apparaît, et 3
commenceà diminuer;
la lueur persistante des deux bandes est alors très afiaiblie, aussi longtemps qu’elles restent
enprésence. C’est seulement lorsque
aest devenue la seule bande
visible,
verts11° , qu’elle montre
unebonne phosphorescence.
448
représentent des séries d’états vibratoires possibles, dont un seul
peut exister dans un atome donné. (Chaque centre ne peut émettre qu’une bande.) Celui de ces états qui se produit paraît déterminé
par des influences d’ordre chimique, comme celle des autres atomes du centre d.’émission dans le cas du phosphore, et celle de la nature
chimique du milieu ambiant dans le cas de l’arc et des flammes (1:.
L’extension du spectre quand la température s’élève est commun aux
deux ordres de phénomènes, comme la diminution d’intensité causée par la présence simultanée de deux métaux.
Il semble que les centres ne contiennent qu’un petit nombre
d’atomes du métal actif, et pas beaucoup plus de métal alcalino-ter-
reux ou de soufre, car on peut remplacer une bonne partie de sul-
fure alcalin par une substance inactive sans amoindrir l’aptitude à la phosphorescence.
On a reconnu que l’éclat de la phosphorescence est maximum pour
une proportion de métal actif comprise entre des limites plus ou
moins voisines, mais toujours très faible. L’effet d’une substance inactive semble donc avoir pour seul effet d’empêcher la formation de groupements trop riches en métal, et par conséquent inactifs.
Quant à l’action de la lumière excitatrice sur les centres, il n’est pas actuellement possible de l’envisager autrement que comme une action
photo-électrique ; cette dernière détermine, comme on sait, une émis-
sion de charges négatives par l’atome, de sorte que l’énergie mise
en jeu tirerait son origine non de la lumière, mais de l’atome lui- même. Il faut encore remarquer que les sulfures des seuls métaux
reconnus comme actifs, les blendes et les galènes, sont éminemn1811t t
capables de subir cette action, ainsi que les phosphores et les
autres substances capables de devenir phusphorescentes. L’action photo-électrique est entièrement analogue au rayonnement secon- daire provoqué dans les corps solides par les rayons cathodiques. On comprend dès lors pourquoi l’action de ces rayons ne diffère en rien
.
d’essentiel de celle de la lumière.
Si l’excitation consiste dans l’arrachement aux atomes de charges négatives, la dépense d’énergie consécutive peut être le retour de
ces charges qui regagneraient en oscillant leurs trajectoires origi-
nelles. La possibilité de cette dépense d’énergie serait donc liée à
(1) LEZARD, Ann. cl. t. XI, p. 636 ; 1903 ; -et J. de Phys., 4.) série, t. II,
p. 823 ; 1903.
449 la possibilité du développement de courants électriques dans l’es-
pace englobé par le centre. Or, en fait, la conductibilité électrique
des substances ayant la composition chimique des phosphores est
liée à la température, comme lui sont liées les propriétés des trois
états des bandes.
°P.
PFAUNDLER. - Ueber die dunkeln Streifen, welche sich auf den nach Lipp-
manns
Yerfahren hergestellten Photographien sich überdeckender Spektren zeigen (Zenkersche Streifen) [Sur les franges sombres qui
semontrent
surles photographies de spectres superposés obtenues par le procédé Lippmann (franges de Zenker)~. - P. 371-384.
Les photographies en question, préparées par Neuhauss, pré-
sentent : l’une, deux spectres parallèles, d’égale longueur, disposés
d’une manière inverse et se recouvrant sur la moitié de leur surface ; l’autre, deux spectres croisés ayant une partie commune. Ces photo- graphies, exposées à la lumière blanche du côté verre (la face gélatine
est noircie) et observées normalement par réflexion, mon trent des
franges noires, que l’auteur appelle franges de Zenker (Zenker
a indiqué que leur distance devait dépendre de l’épaisseur de la plaque, ce qzzi est exact). Sur la première épreuve, on voit au milieu
une raie bleu indigo très vive (c’est dans le bleu indigo que se trouve la radiation qui occupe la même place dans les deux spectres) enca-
drée par deux lignes noires ; puis, symétriquement, des bandes sombres de plus en plus larges et diffuses : les derniers tiers de la
plaque ne montrent pas de franges.
Dans la seconde, les franges ont la direction générale de la diago-
nale perpendiculaire à celle qui passerait par le sommet correspon- dant aux radiations les plus réfrangibles dans la partie commune
aux spectres croisés ; elles sont un peu convexes vers le centre de la
plaque, et, pour une raison qu’on n’a pu découvrir, manquent dans
une des moitiés.
En faisant
undessin schématique de la stratification déterminée dans l’épaisseur de la couche de gélatine par le mouvement station- naire des ondes lumineuses dans le cas simple où les deux spectres inverses seraient des spectres normaux, l’auteur reconnaît que l’in- terférence des deux systèmes d’ondes détermine des ventres et des
noeuds secondaires qui, dans une section perpendiculaire à la lame
et parallèle à la longueur des spectres, sont répartis sur des branches
450
d’hyperboles asymptotes à la ligne médiane, ligne de symétrie puisque, à la place qu’elle occupe, se projette, pour les deux spectres, la même radiation ; une section parallèle à la plaque rencontre ces hyperboles en des points à peu près équidistants. Quand la plaque
est développée, la présence des miroirs élémentaires de Wiener
(argent réduit) aux ventres précédents et leur absence aux noeuds rend compte des apparences présentées par la photographie ; l’élar- gissement et l’atténuation des franges noires quand on s’éloigne du
milieu est dû à l’élargissement de la projection des branchies d’hyper-
bole nodales, élargissement qui finit par ne plus produire qu’une
sorte de faible voile général. Cette explication permet également de
rendre compte des franges des spectres croisés. Un calcul approxi-
matif simple a donné comme distance des franges, dans un cas aussi analogie que possible à celui que réalisait la pliotographie, 2~,16 ;
la mesure directe a donné 2,0.
,L’auteur voit dans la production de ces franges une cause profonde
des insuccès si souvent constatés dans les essais de photographie
des couleurs par la méthode interférentielle. Elles prouveraient qu’il y a toute une série de mélanges de couleurs qui, au lieu de don-
ner dans la photographie un mélange correct, se neutralisent. Les succès obtenus avec des sujets à couleurs vives seraient dus, soit à
une homogénéité approchée des diverses couleurs, soit à une telle
diversité des couleurs de mélange qu’il n’y aurait nulle part une forte extinction, mais une sorte de voile général; ce serait en parti-
culier la cause de l’aspect terne des photographies de paysages.
P. LUGOL.
~ 14: 191)4.
H. SIEVEKING et A. BEHM. 2013 Akustische Untersuchungen (Recherches acoustiques).
-P. 193-81à.
Les auteurs se sont proposé de déterminer la distribution de l’in- tensité sonore dans un endroit clos, la variation d’intensité vibratoire
avec la distance dans l’air libre, la transparence acoustique de cer-
taines substances, enfin la loi de diminution de l’intensité sonore
correspondant à une diminution de pression du milieu entourant à
la fois la source et le récepteur. Ils ont pris comme source un dia-
pason à excitation magnétique (ut3
=26 i), muni d’une caisse de
451
résonance, et comme récepteur un diapason de même fréquence
muni également d’une caisse de résonance ; ils mesuraient au mi- croscope, ou photographiaient, l’amplitude des vibrations du récep-
teur.
Pour faire facilement les mesures, ils fixaient à l’une des branches
une très petite sphère de verre, donnant une image très petite et très
brillante d’une petite lampe à incandescence ; pour les vibrations
d’amplitude trop faible, la sphère était portée par un fil de verre
excessivement fin, dont on réglait la longueur de manière à lui don-
ner exactement la même période vibratoire qu’au diapason ; on s’est
assuré que le rapport des amplitudes vibratoires du fil et du diapa-
son restait pratiquement constant dans de larges limites, et l’on
a admis que l’intensité vibratoire du bois de la caisse et de l’air était
également proportionnelle à celle du diapason, ce qui paraît assez
naturel. On pouvait considérer le carré de l’amplitude du fil comme
donnant une mesure i-elatire de l’énergie reçue par l’air de la caisse.
L’excitation magnétique ne doit pas être continue, sous peine
d’abaisser la fréquence, à cause de la différence de phase légèrement
,