Sur les sources de lumière monochromatiques

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Sur les sources de lumière monochromatiques

Charles Fabry, A. Pérot

To cite this version:

Charles Fabry, A. Pérot. Sur les sources de lumière monochromatiques. J. Phys. Theor. Appl., 1900,

9 (1), pp.369-382. �10.1051/jphystap:019000090036900�. �jpa-00240454�

369

SUR LES SOURCES DE LUMIÈRE MONOCHROMATIQUES ;

Par MM. CHARLES FABRY et A. PÉROT.

Dans un grand ^nombre d’expériences d’optique, ^{il est nécessaire} d’employer ^{une source} de lumière monochromatique ; ^{cette source}

doit souvent être intense, ^ou plutôt ^{même avoir un éclat} intrinsèque

élevé, ^condition toujours avantageuse, ^et particulièrement util,-~’-ins

.

bien des _cas, lorsque ^l’on veut, par exemple, éclairer vivement une

fente sans que le faisceau ^à la sortie soit trop divergent. ^{Bien des} expériences ^{ne sont} possibles qu’avec ^{des sources de cette nature ;} jusqu’à présent, ^{on a surtout} employé la lumière jaune ^{du sodium}

dans la.flamme d’un brûleur ou du chalumeau oxhydrique. ^{La lumière}

de cette source étant très complexe, ^{car les deux} principales ^raies spectrales qu’elle ^{donne sont très voisines} et souvent renversées, ^{il a} fallu, quand ^{on a voulu} produire des interférences à grandes ^diffé-

rences de marche, employer ^{d’autres sources ; c’est} ainsi que 1l~IM. ~ Michelson et Morley ^ont fait usage de ^la vapeur de cadmiun ou

de mercure, rendue incandescente par la décharge électrique. ^Ces

sources sont précieuses, mais leur éclat intrinsèque ^n’est pas ^très

grand ; nous avons été amenés à étudier quelques sources, et ^ce sont les résultats de cette étude que ^nous voulons indiquer.

Dans les calculs de l’optique, ^{on considère} toujours ^{une vibration} rigoureusement pendulaire existant indéfiniment. Un pareil ^mouve-

ment ne peut ^{être réalisé et les sources} réelles donnent toujours ^un

ébranlement limité plus ^{ou moins} complexe, qui peut ^être regardé

comme la superposition ^{d’une série de} perturbations pendulaires

dont les périodes ^sont comprises ^{dans un} certain intervalle. Plus cet intervalle est resserré, plus la lumière s’approche ^d’être théorique-

ment monochromatique ; ^le spectre ^sera constitué par ^une bande de

largeur finie, ^d’autant plus étroite que la lumière s’approchera plus

d’être simple.

L’appareil qui permet ^de juger ^du degré ^de simplicité ^d’une

lumière et de la largeur d’une raie est le spectroscope. ^{Il faut en}

tous cas que le pouvoir ^de définition de l’instrument soit supérieur ^à

la largeur ^{de la raie ; de} plus, ^cette largeur ^{ne suffit} pas à définir la nature du mouvement : il faut connaître la répartition ^{de la lumière}

en fonction de la longueur d’onde. Dans bien des cas une radiation

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019000090036900

370

est accompagnée ^de composantes ^ou satellites, dont le nombre et la

disposition ^{n’ont rien de commun} d’une raie à l’aittre, ^{et don t les}

éclats relatifs dépendent pour ^{une même} raie spectrale de la mamèrc dont l’illumination est produite. ^{Enfin la} largeur de chacune de ces

composantes peut ^varier.

l.’emploi ^{d’une source donnant une lumière} monochromatique ^a

encore un grand ^intérêt lorsqu’il s’agit ^{de mesures de} long ueur ;

mais alors il ne suffit plus que la raie soit f111C, ^il faut que la longueur

d’onde soit invariable, ^et qu’on puisse ^la reproduire toujours ^iden- tique ^à elle-même, ^{avec le même} éclat relatif des C01l1posantes; ^{sa:1S .} quoi ^{si l’on} opère ^{avec des} appareils ^ne séparant pas ^ces dernières,

le centre de gravité ^{de la} raie, qui importe seul ponr ^ces appareils,

variera d’une expérience ^à l’autre. Les conditions requises ^{sout donc :}

finesse et invariabilité de l’éclat des composantes.

Les procédés employés pour ^se procurer ^un faisceau de lumière

monochromatique ^se réduisent actuellement à deux :

.

i 0 Simplifier ^un faisceau de lumière blanclie :

L’emploi de milieux absorbants ne peut donner que des résultats

grossiers, parfois cependant ^{très utiles ; on} peut ^encore projeter ^un spectre ^{sur une} fente; théoriquement ^le degré ^de simplicité ^du

faisceau obtenu n’est limité que par la largeur de la fente et par le

pouvoir ^de définition de l’instrument employé. ^{Mais il est à ren1ar-}

quer que l’éclat intrinsèque ^{de la source ainsi} constituée sera

d’autant plus faible que la perfection requise ^{dans la} simplicité ^sera

’

plus grande. ^{Même avec} la lumière solaire il est difficile de se pro-

.

curer un faisceau quelque peu intense. En ^{tous cas,} l’installation est

toujours ^assez compliquée, comprenant ^un appareil dispersif ^de grande puissance ^et nécessitant l’immobilité absolue de l’ensemble,

si la longueur d’onde de la source ainsi constituée doit rester absolument invariable pendant ^toute la durée de l’expérience ; ^de plus,

sauf dans le cas où l’on emploie la lumière solaire, ^il n’y ^a point ^de repères ^{relatifs à la} longueur d’onde dont on fait usage ; ceci peut

être ^une gêne ^s’il s’agit d’expériences ^dans lesquelles ^la longueur

d’onde est une donnée fondamentale. C’est, ^en définitive, ^ce procédé

que l’on utilise dans les expériences ^de spectres cannelés, ^{mais alors}

on étudie ^un phénomène ^en fonction de la longueur ^d’onde.

2° Emploi de la lumière émise par ^un gaz :

Les gaz rendus lumineux ^{émettent en} général, ^{sauf à} pression

élevée, ^une lumière dont le spcctrc ^est composé ^d’iln certain nombre

371 de raies brillantes ; ^{cette lumière} est, par suite, ^la superposition ^d’un

certain nombre de lumières monochromatiques que l’on peut ^isoler

plus ^ou moins facilement l’une de l’autre, suivant que ^ces radiations sont plus ^{ou moins voisines dans le} spectre. ^{Dans le cas oi1 elles}

sont assez distantes, des milieux absorbants pourront suffire ; ^en général ^il faudra faire usage ^de systèmes dispersifs qui pourront, ^la

plupart ^du temps, ^{être assez} rudimentaires, ^{sauf s’il} s’agit ^{de raies}

très voisines ; ^{certaines méthodes} spéciales peuvent ^{alors être} employées, telle celle basée sur la biréfringence ^du quartz qui ^{a été} indiquée par 1~T. Mascart, ^et qui convient bien pour la séparation ^des

deux raies D, qu’il ^{est difficile de réaliser autrement.}

Un gaz peut ^être rendu lumineux cle plusieurs manières : il est de toute nécessité d’élever la température ^{de la} vapeur, ^mais la méthode directe par échauffement ^de l’enceinte qui ^la contient n’est jamais utilisée, ^car elle donnerait des sources d’éclat intrinsèque trop faible,

la température ^{n’étant pas assez} élevée. Tout ^am plus, ^ce procédé

convient pour observer certains phénomènes, par exemple ^{le renver-}

sement de raies de basse température, telles que les ^{raies I).}

Les autres procédés d’illumination peuvent être ainsi classée introduction de la vapeur ^dans la llamme, illumination par ^une

décharge électrique ^{sous forme} d’efunve, d’étincelle ou d’arc.

Les propriétés ^{de la lumière émise} par ^un même gaz varient beac- coup ^{avec le} procédé d’illunination employé, ^{à tel} point que ^les

spectres de certains métaux sont méconnaissables quand ^on puasse d’un procédé ^{à un autre; il n’est} pas possible ^de parler ^du spectre, d’un corps ^sans spécifier les conditions de production. Il s’en faut de

beaucoup que l’on ait déterminé Finiluence des divers facteurs : on

peut cependant ^énoncer certains résultats généraux.

Tout accroissement de pression ^du milieu dans lequel ^{a lieu}

l’émission se traduit par ^une petite variation dans la longueur ^d’onde

des radiations émises ; chaque ^{raie se} déplace légèrement ^{vers le}

rouge ^{à mesure} que ^la pression augmente ; ^{cet effet est toutefois très} petit.

L’éclat relatif des diverses radiations varie beaucoup ^{suivant le}

mode d’illumination, ^{à tel} point que telle raie, prépondérante ^dans=

un cas, est absente dans un autre. La température paraît jouer ^le principal ^{rôle dans ces} variations d’éclat, les diverses raies se com-

portant d’ailleurs de façons ^{très diverses à ce} point ^{de vue. Soit une}

vapeur qui, dans des conditions déterminées, ^{a un} pouvoir ^absorbant

372

a et nn pouvoir ^{émissif e. La} loi de Kirchkoff donne la relation :

r ^{étant une fonction} qui ^est la même pour ^tous les corps; ^cette fonction croît avec t, ^et elle est sensiblement nulle au-dessous de 400° à 500", _pour ^toutes les valeurs de À qui correspondent ^au spectre ^visible.

Dans certains cas, a est sensiblement_ indépendant ^{de t ; toutes les}

radiations prennent ^{une intensité} croissante à mesure que 1 augmente;

c’est ce qui ^{a lieu pour} les corps noirs ^{a ---_} 1. Pour les gaz, il ^{en est} tout autrement : t ayant ^{une valeur} déterminée, a ^{est une} fonction de À

qui présente des maxima très accusés, ^et qui ^est sensiblement nulle

en dehors de ces valeurs ; ^{c’est ce} qui caractérise un spectre ^de lignes.

Si, ^au voisinage ^{d’un de ces maxima,} la fonction a est indépendante

de t, on aura une raie stable, qui ^se produira ^{à toute} température supérieure ^{à 400 ou} ~00°, ^{avec une} intensité croissante avec t.

Mais le peu que l’on sait ^sur les propriétés optiques des vapeurs per- met d’affirmer qu’il ^{n’en est} pas toujours ainsi. Cela résulte : 1° d’expériences ^{directes sur} l’absorption ; ^certains spectres d’absorp-

tion se modifient radicalement lorsque ^la température ^{s’élève, celui}

de la vapeur d’iode par exemple, ^ce gaz devenant incolore au rouge blanc; ~° de l’étude de l’émission qui ^{montre que ces} spectres ^se

modifient lorsque ^la température ^varie.

Dans le ^{cas où} a ne varie pas ^ou varie peu ^avec t, on aura une raie

qui ^{sera stable à toutes les} températures : ^{ce sont les raies} spontané-

ment renversables (Cornu), ^{ou les raies} longues (Lockyer) . ^{Très fré-}

quemment ^un certain maximum de a n’apparaît qu’à température

élevée : on aura une raie de température ^{élevée, raie courte; de} pareilles ^{raies ne seront} pas observables dans les flammes ^en général.

Enfin il peut ^arriver qu’un ^maximum disparaisse ^à température ^éle- vée, ^alors on aura une raie de température ^modérée.

C’est probablement ^aux considérations précédentes qu’il ^{faut rat-}

tacher les différences considérables _que présentent ^{selon les cas les} spectres ^{d’un même} métal; ^en particulier, ^celles qui ^{existent entre les} spectres ^de flammes, ^{d’arc et} d’étincelles ; ^{ou encore les} _spectres ^de décharge ^{dans les} gaz rarëfiës suivant qu’il y ^{a ou} qu’il n’y ^a pas de condensateur. Ces différences peuvent ^{être assez accusées} pour

produire ^un changement complet, ^{un même} gaz pouvant ^donner

deux spectres sans aucune raie commune (argon).

373 De plus, la constitution d’une raie donnée n’est pas la même sui- vant la source employée : ^{la nature et} l’intensité des composantes

varient comme nous l’indiquerons plus loin, ^{de sorte} que ^la longueur

d’onde _moyenne doit varier d’une source à l’autre. Il est à remar-

quer d’ailleurs que ^cet effet n’a d’importance que dans ^les recherches de haute précision ^{là oû une} variation de quelques millionièmes est sensible. Dans les recherches courantes on peut considérer toutes les sources qui donnent la raie 520,9 ^de l’argent, ^par exemple,

comme la donnant avec la même longueur ^d’onde.

Enfin, ^à éclat total égal c’est l’éclat intrinsèque qui fait la valeur d’une source, l’éclat total qui dépend ^de l’étendue de la source n’a souvent qu’un ^intérêt secondaire; l’avantage appartient ^nettement

ici ^{aux sources} électriques.

Pour l’étude de ces sources, seuls les appareils interférentiels, supérieurs ^{aux meilleurs} spectroscopes ^{et aux} réseaux, conviennent.

Les expériences ^{dont nous allons} parler ^{ont été faites avec nos}

méthodes de spectroscopie ^{basées sur} l’emploi ^des franges ^{des lames} argentées, qui permettent ^{de voir et d’étudier} directement les com-

posantes ^au point ^{de vue de leur} longueur ^{d’onde et} de leur éclat.

A. Flammes. - Nous ne dirons que quelques ^{mots des flammes,}

presque seules employées autrefois, ^et qui constituent une source

extrêmement médiocre ; ^le nombre des métaux qui peuvent ^{être uti-}

lisés est très restreint. La lumière est très instable, généralement faible, ^{la source très} étendue, ^{de sorte} que l’éclat intrinsèque ^est

peu élevé. Le sodium si usité autrefois est en particulier ^{un mauvais} étalon ; ^le fait que ^les raies D sont difficiles à séparer ^{et sont faci-}

lement renversables est un grand inconvénient dans bien des cas.

B. Gaz ou vapeurs illuminés électriquement. - Ce mode d’illumi- nation est déjà ancien : c’est celui des tubes de Geissler.; I~11V1.11~1ichel-.

son et Morley ^{ont reconnu les} remarquables propriétés ^{de la lumière}

émise _par ces tubes, qui, lorsqu’ils contiennent des vapeurs métal-

liques, ^{émettent un} nombre relativement faible de radiations très

fines, donnant des interférences avec des différences de marche ^très considérables.

Ces tubes à gaz présentent ^des particularités intéressantes; ^un

même tube peut fournir des spectres ^très différents suivant les con-

ditions d’alimentation électrique. Ces variations sont sans doute liées

374

à des différences de température du gaz illuminé; ^la température ^doit

être beaucoup plus élevée dans le cas de décharges ^{durant très} peu que dans celui de décharges relativement lentes ; ^{c’est ainsi} que

l’interposition d’un condensateur avec une distance explosive ^diminue

la finesse des raies, tandis que l’alimentation par ^courant alternatif ou

mème par ^courant continu donne des radiations d’une finesse remar-

quable. Lorsque ^la décharge ^{se fait sans être} disruptive, ^{on a seule-}

ment les raies de basse température. ^{Avec un} condensateur et une

distance explosive, ^le spectre ^se rapproche ^de celui que donne l’étin- celle d’induction éclatant dans l’air ; ^{il est} rationnel de penser que la

température ^est alors bien plus élevée, ^la dépense d’énergie ^{se fai-}

sant dans un temps beaucoup plus court; ^{les raies sont} alors moins fines.

L’addition d’un condensateur faisant apparaître ^{un certain nombre}

de raies nouvelles, ^{nous nous sommes} demandés si le mode d’exci- tation n’aurait pas ^une influence sur celles des raies qui ^subsistent

dans tous les cas. Les points ^à examiner étaient les suivants : quelle

est l’influence du mode d’alimentation du tube sur la longueur ^d’onde,

la finesse des raies, la constitution de celles qui ^se présentent ^comme composées. ^de plusieurs radiations et en particulier ^sur l’éclat relatif des composantes.

Nous n’avons jamais observé de véritable variation de longueur

d’onde tant sur la c;omposante principale que ^sur les secondaires.

Par contre, dans les raies complexes, ^{comme la raie verte du mercure,}

nous avons constaté des variations sensibles dans les intensités rela- tives des diverses composantes : ^{ce résultat} peut ^{avoir une certaine}

importance, ^{car la} longueur ^d’onde d’une radiation multiple, ^observée

au moyen ^d’un appareil qui ^n’en sépare pas les diverses composantes

est une longueur d’onde moyenne qui n’est constante qu’autant que la position ^et l’éclat relatif des composantes ^{sont fixes.}

’

Enfin la finesse des raies est sujette ^{il de} grandes variations avec le

procédé d’alimentation électrique du tube. Cette étude nous a conduit à des progrès ^{sensibles au} point ^{de vue} de la finesse des raies et, par

suite, ^{de la} production des interférences à grande différence de marche.

1° Bobine avec condensateur en dérivation sui le secondaire. - ~ous

ne reviendrons pas ^sur les résultats obtenus en actionnant le tube par la bobine ~.c~~?c ; ils ont été décrits à maintes reprises ^{et notam-}

ment par ~1..Jlich~l ’Son.

375 Si l’on place ^en dérivation sur le tube un condensateur, ^{avec une}

distance explosive ^de quelques millimètres sur l’un des fils de com-

munication, ^{on substitue la} décharge ^du condensateur à celle de la bobine. On fait ainsi apparaître ^{une série de} raies nouvelles : un tube à cadmium donne toutes les raies de la lampe ^{à cadmium de i~1.} Hamy ;

celles des raies qui existaient déjà ^{sont fortement} élargies, ^{et leun}

lumière ne peut produire d’interférences à grandes différences de marche. Enfin dans le cas de raies multiples ^{l’éclat des} composantes secondaires est accru, ^ce qui peut produire ^une altération de la loii- gueur d’onde moyenne.

Des résultats de cette nature peuvent expliquer le désaccord qui

existe entre le nombre trouvé par M. Ilamy pour le rapport ^{des lon-}

gueurs d’onde des raies rouge ^{et verte du} cadmium, ^{et celui} qu’indique ^M. Michelson, ^et que nous avons toujours ^{trouvé exact.}

On obtient aussi des raies élargies par les décharges ^{à haute fré-}

quence, dispositif ^{de 1~I.} d’Arsonval. Une machine de Holtz ^ne donne

qu’une ^{lumière très faible} quand ^on l’emploie ^{seule; avec un conden-}

sateur, ^{elle donne le même} résultat _que la bobine.

Il semble résulter de ce qui précède que, pour obtenir des raies fines et de longueur d’onde bien déterminées, ^il faut éviter toute disconti- nuité dans la décharge. La bobine même sans condensateur est loin de satisfaire à cette condition. Ces considérations nous ont amenés à essayer d’autres modes d’alimentation.

2° Couran~ aiternatif.

On obtient déjà de meilleurs résultats par

l’emploi ^{du courant} alternatif sinusoïdal de tension suffisamment élevée. Les raies obtenues sont plus fines que dans le ^cas de décharges

de bobines. En outre, ^{la lumière est très} fixe, les tubes durent en

général plus longtemps; ^{et l’on est} débarrassé de l’interrupteur ^tou-

_

jours sujet ^{à mal} fonctionner.

Le courant nécessaire n’est que ^de quelques ^millièmes d’ampère,

mats il faut une tension d’environ un millier de volts; l’emploi ^d’un petit tran sformateur est extrêmement pratique, ^on peut l’actionner par ^un petit convertisseur d’égale puissance, l’ensemble constitue alors une installation commode et simple, c’est celle que ^nous

employons ^le plus souvent; ^le fonctionnement du tube est parfaitement régulier ^et nous en avons toute satisfaction.

~3° G‘ou~~c~~2t continu.

Les meilleurs résultats, ^au point ^{de vue de}

la finesse des raies et de la faiblesse des composantes secondaires,

nous ont été fournis par ^la lumière obtenue ^en reliant les deux élet-

376

trodes du tube à une source de courant continu, présentant ^{une diffé-}

rence de potentiel ^{de 7 à 800 volts au} moins. Nous employons ^une

batterie de 500 petits accumulateurs de 0,4 ampère-heure de capa-

cité, qui peuvent ^{maintenir la} décharge pendant ^très longtemps, puisque ^{le courant} nécessaire n’est que de ^{3 à 4} milli-axnpères. ^Les

éléments ont été construits au laboratoire et sont rechargés par . groupes ^{due 100.}

L’allumage du tube nécessite souvent une différence de potentiel plus élevée que celle qu’il ^{faut pour} l’alimentation ; ^{aussi avons-nous} intercalé, d’une manière permanente ^{dans le} circuit, l’appareil ^d’induc-

tion connu sous le nom de coup de poing ^de Breguet, ^{de telle sorte} qu’en le faisant fonctionner la force électromotrice produite s’ajoute

à celle de la batterie. Les quelques milliers d’ohms des bobines de

l’appareil ^traversés par ^{un courant} de 3 à 4 milli-ampères ^{ne font} perdre qu’un nombre de volts insignifiant. ^Pour régler ^le courant,

on intercale, ^en outre, ^une résistance constituée par ^un tube plein

d’eau dans lequel plongent deux fils de cuivre dont on peut régler ^la longueur immergée.

La lumière obtenue est parfaitement ^{fixe, facile à} régler ; ^{les raies}

sont extrêmement fines. Les quatre raies du cadmium nous ont permis

de produire des interférences visibles respectivement ^aux différences de marches suivantes :

Il est à remarquer que, ^étant donnée la faiblesse de la raie violette et l’éclat de la verte, ^on peut presque considérer ^comme identiques

les nombres de longueurs ^d’onde indiqués ^ci-dessus.

Avec la raie verte du mercure, ^nous avons encore observé des interférences pour ^une différence de marche de 43 centimètres, ^soit

790.000 longueurs d’onde. Ce résultat conduit à penser que le ^mou- vement lumineux peut ^être regardé ^comme régulier pendant près ^de

1.000.000 de périodes.

L’extrême finesse des raies que donne le ^courant continu facilite toutes les observations d’interférences à grande différence de marche ;

c’est ainsi que les coïncidences des raies ^{verte et} rouge du cadmium

sont encore o~,~ crvables avec des différences de marche de 18 centi-

377

mètres, ^ce qui permet ^de mesurer sans intermédiaire des épaisseurs

de 9 centimètres.

En résumé, l’emploi ^{du courant} continu pour l’obtention ^de phé-

nomènes d’interférences à très grandes différences de marche est recommandable ^au point ^{de vue de} la finesse des raies et de l’éclat relativement faible des composantes. ^La simplicité ^{sans doute beau-}

coup plus grande ^des phénomènes ^de décharge ^et l’absence de troubles violents dans celle-ci sont sans doute liées à ces propriétés.

Aussi considérons-nous ce mode d’alimentation ^comme le meilleur

chaque ^fois que la longueur d’onde devra s’introduire comme étalon

,

de longueur.

C. Etincelle d’induction.

On peut, ^en provoquant ^la décharge

d’une bobine entre des pôles ^des différents métaux et en mettant en

dérivation un condensateur, ^{obtenir le} spectre de presque ^tous les métaux. La décharge ^{se fait à} température ^très élevée dans ^ces

conditions, ^ainsi qu’en témoigne ^la présence ^{dans le} spectre ^{des raies}

de l’air. Les raies sont toujours larges ^{et ne} sauraient donner d’inter- férences qu’avec des différences de marche petites.

Tout récemment M. Hemsalech a étudié ce qui ^se passe quand ^on

introduit dans le circuit de décharge ^une self-induction ; ^{il a} produit

ainsi un allongement ^{de la} période ^{de la} décharge, toujours ^oscillante

même quand ^il n’y ^a pas de bobine : il ^en résulte un abaissement de la température, l’énergie transformée en chaleur l’étant dans un

temps plus long. ^{Cet effet se traduit} par la disparition ^{des raies de}

l’air et des raies de haute température ^{des métaux. La} décharge ^est

moins régulière que ^dans les tubes, ^étant disruptive, ^{et les raies}

obtenues sont beaucoup ^moins fines que dans ^ce cas, ^{tout en} l’étant

plus que lorsqu’il n’y ^a pas de self-induction.

Au point ^{de vue} des interférences à grandes différences de marche,

l’étincelle d’induction fournit une source absolument inutilisable,

sans qu’il ^faille lui dénier de précieuses qualités, ^facilité d’emploi, possibilité ^de s’appliquer ^{a tous ies} métaux, ^{à l’état} métallique, ^ou

même à l’état combiné, ^{solide ou} liquide.

D. Arc électrique.

Pour obtenir dans la lumière de l’arc élec-

trique les raies d’un métal, ^{il faut} que la vapeur qui ^{se trouve dans}

l’arc soit celle du métal _que l’on veut étudier. Le métal peut ^être

introduit de deux manières, ^{soit en} produisant ^{l’arc entre des mor-}

ceaux du métal lui-même, ^{soit en} employant ^{des charbons creux dans}

l’intérieur desquels ^on place un morceau du métal, ^{ou un} sel aussi

378

réfractaire que possible. ^Le premier procédé ^convient pour les métaux peu fusibles, tels que le rer ; ^le second, pour les corps fusibles

ou volatils.

Les spectroscopistes de l’école américaine font un fréquent usage, de cette source; ^en France, ^{elle est} beaucoup ^moins répandu ^{et méri-}

terait d’être plus employée, quoi qu’elle ^ne présente ^{pas tous les}

caractères de la stabilité. Elle est fort brillante, ^{mais son} éclat, ^sou-

vent fort variable d’un instant, à l’autre, ^{est un obstacle à son} usage, surtout si l’on opère par observation directe ^{et non} par photographie.

,

Avec certains métaux on a des raies assez fines : l’arc au fer, par

exemple, donne des interférences au-delà de 10 millimètres de diffé-

rence de marche, pour certaines raies ^{tout au} moins. Son spectre peut ^{fournir un} ensemble de points ^de rcpère ; nous avons déterminé les longueurs ^{d’onde d’un} certain nombre de ces raies ; ^{ces résultats}

seront donnés dai;s un mémoire ultérieur.

FIG. 1.

L’arc produit ^{entre un bain de} mercure comme électrode positive,

et un crayon de charbon ^comme électrode négative, ^{nous a donné de}

très bons résultats, pour les interférences à petites différences de marche. L’appareil ^tel qu’il ^est construit par M. Pellin ^est représenté

par la figure ^ci-contre (t(q. 1). La lumière obtenue ^est très brillante,

se prête ^{bien aux} projections ^{en lumière} monochromatique, ^très

stable; grâce ^{à la} présence ^{d’une raie violette, on} peut opérer par

379

photographie ; il existe même une ou plusieurs ^raies ultra-violettes dont il est nécessaire de se débarrasser ; ^{on le} _peut facilement en

interposant ^{sur le} trajet ^{du faisceau une cuve contenant une dis-}

solution de sulfate de quinine.

L’intensité du courant est de 8 à 10 ampères ; ^le voltage, ^d’sine

trentaine de volts.

FtG. 2.

_

On obtient des résultats bien supérieurs ^en produisant ^{l’arc dans}

le vide; ^{les raies sont} beaucoup plus fines, puisque nous avons pu,

toujours ^{avec le mercure,} obtenir dans ce cas des anneaux avec une

différence de marche de 22 centimètres, correspondant ^{à la}

400.000e frange. ^{L’arc au mercure} dans le vide a été découvert et étudié _par M. 1~~°ous ; ^{sous la forme} extrêmement commode que

nous lui avons donnée f~,c~. 2, ^{il consiste en une} ampoule ^{de verre}

contenant du mercure jusqu’au ^{tiers de sa} hauteur ; à l’intérieur de cette amponle ^{se trouve soudé un tube de verre fermé à sa} partie inférieure ; ^{du mercure} remplit ^ce tube, ^il n’y ^a pas communication entre les deux masses mercurielles séparées par ^la tranche du tube.

I)es contacts sont pris par des fils de platine ^{avec les deux masses.}

Le vide cathodique ^est fait dans l’ampoule; pour allumer l’arc, ^il

suffit d’agiter légèrement l’appareil, ^{les deux mercureys viennent au}

contact, puis ^se séparent par capillarité, ^{et l’arc s’allume. Au bout}

de quelques ^{instants il se} présente ^{comme une} houppe ^blanchâtre lumineuse ; ^{le courant doit être alors de 3 à 4} ampères, ^le voltage

aux bornes ne dépasse pas ²⁰ volts ; mais, pour avoir de la stabilité,

380

il faut l’alimenter avec une source d’au moins 30 volts et intercaler

une résistance dans le circuit. L’intensité lumineuse peut ^{s’élever à}

1 carcel, et, ^{comme la source est très} petite, ^l’éclat intrinsèque ^est

très élevé, ^ce qui, ^{comme nous l’avons} dit, ^{est une} excellente condi- tion. Le fonctionnement de l’appareil ^{ne nécessite aucune surveil-} lance, ^même pour des expériences ^de longue ^durée.

Le spectre ^{de cette source est} identique ^à celui des tubes de M. Michelson à vapenr de ^{mercure ; en} laissant de côté quelques

raies _peu brillantes, ^il comprend ^{dans la} partie ^{visible une raie vio-} lette, ^{une verte et deux} jaunes, ^{dont les} longueurs ^{d’onde sont :}

435,8343; 546,07424; 576,D5984; 579,06593.

La constitution de la raie verte est la même que celle des tubes de M. Michelson. Une des composantes ^{est très} prédominante.

Pour utiliser cet arc comme source de lumière monochromatique,

il faut isoler l’une des radiations. Pour éliminer la verte et la vio-

lette, ^{une cuve de} quelques millimètres d’épaisseur ^{contenant une}

dissolution d’éosine convient parfaitement, la lumière des raies

jaunes passe seule; ^on l’emploiera pour observer les dédoublements

ou recompositions ^{de ces} raies. Pour éliminer les raies jaunes, ^on interposera ^{une cuvé contenant une solution saturée} de chlorure de

didyme, qui présente ^{une bande} d’absorption juste pour ^ces lon- gueurs d’onde : une cuve contenant une solution de chromate neutre de potasse élimine la raie violette ; ^la superposition ^{de ces deux}

cuves ne laissera donc passer que la raie verte. La cuve de chro- mate, employée seule, permettra d’observer les superpositions ^ou

dédoublements de la raie verte avec les jaunes; ^cette observation

sera utile pour les ^mesures de longueur.

Enfin la présence de la raie violette permet d’opérer par photo- graphie ; ^comme pour l’arc dans l’air, ^{il faut se} débarrasser des raies ultra-violettes, ^en interposant ^{une cuve contenant une solution}

de sulfate de quinine dans l’acide sulfurique.

Frappés de la valeur de l’arc au mercure dans le vide, ^{nous nous}

sommes demandés si l’on n’améliorerait pas aussi l’arc ^entre métaux solides en la faisant jaillir dans le vide.

Il ne fallait pas songer ^à produire ^{un arc} d’une manière perma-

nente, ^{à cause des} phénomènes ^de transport de matière qui ^accom-

pagnent le fonctionnement de l’arc à courant continu ; ^d’autre part,

l’arc à courant alternatif ne peut ^être entretenu à basse tension entre

381

métaux ; ^{nous avons réussi à} tourner cette difficulté en produisant

un arc discontinu ; l’appareil comprend ^une pièce ^fixe permettant ^de saisir un morceau du métal à étudier, ^cette pièce ^{est en communi-}

cation avec le pôle + ^{de la} source ; l’autre pôle ^{est relié à une sorte de} doigt ^amovible qui peut ^{être en} différents métaux et qui, ^en général,

dans nos expériences ^{est en fer} enveloppé ^{d’une feuille} d’argent ^ou

de cuivre. Ce doigt ^est porté ^à l’extrémité d’un ressort muni d’une

masse de fer qui ^{se trouve} devant le noyau d’un électro-aimant, ^dont

la bobine est intercalée dans le circuit de l’appareil. ^{A l’état de} repos le doigt ^{est en contact avec} le métal de la pince ; dès que l’on ^ferme

l’ 1Ge 3.

le circuit, ^{le contact est} _rompu ^{et un arc} jaillit ^{entre la} pince ^{et le} doigt : ^le doigt ^{étant attiré tant} que le ^courant passe ^{et sa} distance à la pince augmentant ^sans cesse, il arrive un moment où l’arc

s’éteint; ^le doigt revient alors au contact avec la pince ^{et les} phé-

nomènes se reproduisent ^comme précédemment. ^{Le mouvement du} doigt ^est identique ^à celui d’un trembleur de sonnette. L’appareil

tout entier, ^bobine comprise, ^est enfermé dans une enceinte métal-

lique ^{fermée à la} partie antérieure _par une glace, ^dans laquelle ^on

382

fait le vide. Dans certaines expériences ^{nous avons} employé ^{un ballon.}

L’appareil ^est construit par M. Jobin. Il ^est représenté par la fifj. ^a.

Nous avons appliqué ^{cette source à} l’étude de quelques ^{raies de} l’argent, ^du cuivre, ^du zinc; ^{elle nous a} permis, ^en employant ^un alliage ^{de sodium et} d’argent, ^{de faire} l’étude de la constitution des

raies jaunes ^du sodium. Les résultats relatifs aux longueurs ^d’onde

sont consignés ^dans le tableau ci-joint.

En résumé, nous avons montré la possibilité d’améliorer encore le fonctionnement des tubes de M. Michelson, d’employer ^comme

source monochromatique ^{intense l’arc} au mercure de M. Arons,

modifié _par nous, d’utiliser les raies d’un certain nombre de métaux pour les interférences ^à grandes différences de marche dans l’arc dans le vide, et, par suite, ^{en en mesurant les} longueurs ^{d’onde, de}

créer de nouveaux points ^de repère ^{dans le} spectre. ^Les longueurs

d’onde indiquées ci-dessous sont rapportées ^{à celles} qu’a ^détermi--

nées 1~~. Michelson,. Dans le tableau ci-joint nous avons indiqué ^les longueurs d’onde des raies du cadmium, ^bien qu’elles soient dues à ce savant, pour former ^un tableau complet; nons avons indiqué,

en outre, la source sur laquelle ^la rnesure a été faite, ^ce qui ^est

important ^{comme nous l’avons dit,} pour les raies ^à composantes.