Inatiqne de 0,02. Ces erreurs sout inférieures à l’ordre des erreurs expérimentales que comportent actuellement de semblables mesures. ,
Il est intéressant de comparer les résultats que j’ai
obtenus dans des conditions bien Irécisées avec les
résultats publiés par les drivers auteurs.
Le tableau ci-dessus met en relief les divergences
des observations.
On voit que la plupart dt’s divergences se rappor- tent à la région uccupéé par le groupement F (03BB481-
03BB462).
Il y a lieu de remarquer que c’est une région où
se manifestent certaines bandes du praséodyme doit quelques-unes sont voisines des bandes du néodyme
ou méme coïncident avec elles. En expliquant les
anomales observées par les divers auteurs ainsi que les divergences de leurs observations, cette étude du
spei;tre visible et ultra-violet du chlorure de uéodyme permet de conclure que l’hypothèse d’après laquelle
le néodyme serait un mélange de plusieurs éléments
absorbants n’a aucune base réellement positive. Due
tels éléments paraissent résulter de l’interprétation d expériences insulfisamment précises. Les observa- tions qui précèdent montrent combien, dans la coni- paraison des spectres d’absorption. il est nécessaire de tenir compte non seulement de la concentration des
liqueurs et de l’épaisseur sous laquelle on les exa- mine, mais encore de la nature du sel et du degré
d’acidité des liqueurs. En négligeant ces précautions indispensahles, on risque de tomher dans cette erreur
regrettable qui consiste a confondre de mauvaises observations avec la découverte d’éléments nou- veaux.
[Reçu le 10 juillet 1909. J
influence des rayons 03B1 sur la conductibilité
électrique des diélectriques solides
Par H. GREINACHER
[Institut de physique de l’Univcrsité de Zurich].
MM. Henri Becquerel et A. Becker 2 ont déjà mis
en évidence le fait que la condnctibilité électrique des
isolants solides augmente lorsqu’ils sont soumis à
l’action des rayons du radium ; ce phénomène a été
observé aussi dans le cas de diélectriques liquides et,
récemment, il a fait l’objet d’études approfondies’.
Jusqu’ici, ces recherches concernaient toujours les
rayons pénétrants (5 et y) du radium; cependant ce
sont les rayons o,. qui ont le plus grand pouvoir ioni-
sant dans des gaz, et qui ont à ce point de vue les propriétés les plus caractéristiques. Il m’a paru alors intéressant d’étudier aussi l’action des rayons u sur les diélectriques solides et liquides.
Dans ce qui suit, je me bornerai d’abord aux expé-
riences établies avec des diélectriques solides.
Dispositif employé pour les expériences.
Pour les expériences ,j’ai employé le dispositif sui-
vant : on a préparé une couche mince (d’une épaisseur
de 0,025 à 0,04 lll/m) de la matière étudiée étendue
sur une plaque en laiton (ng. i). Sur la surface de la matière on collait ensuite une lame d’aluminium d’une
1. Henri BECQUEREL, C. R. (1903), 1173.
2. BECKER, Annalen der Physik.. i2 (1903), 124.
5. P. CURIE. C. R., 134 fl902), 420. - G. J..u’FÉ, Annalen
der Physik., 25 (1908). 227 et 28 (1909), b26.
épaisseur de 0,005 111m. Le tout iormait alors un con-
densateur mince, qui, de bas en haut, pouvait être sou-
mis à l’action des rayons 03B1. Une bague en laiton, qu’on posait au dessus de ce dispositif, servait de conducteur
Fig. 1.
métallique, et en même temps de diaphragme. Le pla-
teau en laiton était relié à un électromètre à quadrants (voir le dessin), tandis que le système tout entier était noyé dans la paraffine et entouré de métal mis en
communication avec la terre, pour éviter toute action
électrostatique extérieure.
Au dessus de la bague en laiton on plaçait une plaque de polonium dont le rayonnement tombait sur
le condensateur; un écran qu’on prouvait déplacer, dis- posé entre la rondelle et la plaque de polonium, per- mettait de supprimer l’action des rayons.
La plaque de polonium qui servait pour les expé-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190900607021901
riences, fraîchement préparée et fournie par la maison de Bucher et C- de l,rautischnveig, donnait, lorsque
tous les rayons « étaient absorbés, un courant d’ioni-
sation maximum de 5,82.10-8 ampères (mesurée au gai vanonlèlre). Du nombre des ions créés dans l’air par une particule « [1 91t. 000 et de la charge d’un ion [4,63.10-10U.E.S], on pouvait calculer le nombre de
particules x émises par le produit par seconde; il ré-
sultait qu’en partant de ces considérations la sur-
face de 2 centimètres carrés de produit donnait environ
deux millions de particules « par seconde.
Le courant du condensateur était mesuré à l’aide d’un électromètre a quadrants (sensibilité = 500 mm
par volt) ; pour les mesures on employait la méthode
de déviation constante de Bronson. La résistance était
réglée de telle façon qu’une déviation constante a un
millimètre corresponde à 5.10-15 ampère, lorsque la
déviation restait relativement petite. Dans le cas des
courants relativement forts il fallait employer une
méthode de compensation et alors la résistance de Bronson était étalonnée.
Les expériences étaient exécutées en reliant la feuille d’aluminium à la tension d’une batterie d’accumula-
teurs dont le voltage variait de 10 à 900 volts. Le courant qui traversait le condensateur était générale-
ment assez considérable au début, puis décroissait en-
suite pour atteindre une valeur constante. Afin qu’on puisse mesurer l’effet des rayons r:t., il fall lit attendre le moment où ce courant définitif était établi, ce qui
ne se produisait qu’au bout de quelques heures, l’élec-
trisation des couches se faisant très lentement; puis
l’écran qui se trouvait sur la bague était retiré et on
étudiait les variations du courant qui se produisaient
en soumettant la cellule à l’action des rayons B1..
Mesures des variations du courant.
On a fait des essais, principalement avec des cel-
lules préparées a la gomme laque. Elles étaient faites
au moyen d’une solution alcoolique filtrée de gomme
laque, qu’on versait sur des plaques en laiton ; la
matière dissolvante était ensuite complètement éva- porée en chauffant le plateau par un bec Bunsen.
Enfin, une feuille mince d’aluminium était serrée contre la couche de gomme laque, qui se trouvait
encore chaude et juste figée. La figure 2 représente
les résultats des expériences faites avec une cellule de
gomme laque, d’une épaisseur de 0,14 mm.
La courbe montre, d’une façon caractéristique,
comment le courant augmente lorsqu’on fait agir les
rayons du polonium sur le systëme; cependant l’aug-
nientation arrive bientôt au maximum, puis le cou-
rant commence à s’abaisser, et à la fin il retombe presque à son état primitif. Si l’on supprime alors le rayonnement, le courant reprend sa valeur initiale;
en tout cas, à cause des faibles variations du courant
résiduel, les po:itions définitives peuvent être un peu différentes les unes des autres. C’est pourquoi la ligne
du zéro est déplacée sur la figure 2.
Il est remarquable que si l’on recommence à faire
agir les rayons, la première courbe ne se présente plus ;
Fig 2.
1 et;) aB ec rayonnement; 2 et 4 bans rayonnement.
on observe plutôt une faible, mais constante augmen- tation du courant, qui cesse lorsqu’on supprime les
ravons. La première partie de l’effet ne se produit plus, sauf quand on relie la cellule à la terre avant
l’expérience, ou bien qu’on fait passer d’abord un
courant en sens inverse.
On a retrouvé cette partie caractéristique de la première courbe, quelle que fût l’épaisseur de la cel-
lule ; mai-,, on arrivait moins vite au maximum,
lorsque la cellule était d’une épaisseur un peu moin- dre ; ce phénomène n’est point dû à une moins rapide augmentation du courant, mais évidemment au fait que la capacité des petites cellule-, employées augmente;
En effet, la capacité d’une cellule à gomme laque
était environ de 500 centimètres (si l’épaisseur est
de 0,05 mm), alors que celle de l’électromètre (F.
Harms) 1 n’est que de 100 centimètres euviron. Il était alors sans intérêt d employer un électromètre de faible capacité, afin d’arriver à la constatation imnmédiate de la variation du courant.
En tout cas. on pouvait conclure de la forme des
courbes que l’augmentation du courant était toujours
très rapide, alors que la décroissance du courant né- cessitait un temps assez long.
Avant tout, on a montré, que l’augmentation du
courant est due réellement aux rayons x pénétrant
dans la cellule. Il était d’ailleurs facile de vérifier que l’ionisation de l’air ne donnait lieu à aucun effet, et
qu’un effet se produisait tout de suite lorsque les
rayons arrivaient sur la feuille d’aluminium. Cepen-
dant nous devons remarquer que certaines petites per- turbations peuvent avoir lieu, lorsque la résistance intérieure de la batterie employée pour l’essai est très
1. F. HARMS, Ann. cl. Phys., 10 (1903), 816.
grande; pour cette raison il faut éviter l’emploi de petites batteries à eau et autres systèmes analogues.
Dans de telles conditions le courant d’ionisation qui
se produit entre la lame de polonium et la feuille d*a- lurninium peut diminuer la tension du circuit, lorsque
l’écran est retiré. C’est d’ailleurs la raison pour
laquelle je n’employais pour les essais que des accu-
11lulateurs.
Interprétation de la variation du courant.
J’ai essayé ensuite d’interpréter la forme particu-
lière de la courbe. Il semble que la variation ob- servée du courant ne soit pas due à une augmenta-
tion de conductibilité, mais à un contact imparfait de
la feuille d’aluminium. Malgré les précautions qu’on
a prises en n’employant que des feuilles exemptes de
trous et quoique ces feuilles aient été placées avec le plus de soin possible snr la gomme-laque, on ne peut
comprendre les résultats des expériences que si l’on admet que les contacfs n’étaient pas parfais. En fai-
sant cette constatation j’ai alors admis que, sur les endroits qui n’ont pas transmis le courant, l’électri- sation du diélectrique ne se produisait pas.
Quand ensuite on faisait agir les rayons sur le sys- tème, les petites bulles qui se trouvaient sous la feuille d’aluminium s’ionisaient, et ainsi le contact
s’établissait aussi aux endroits où il manquait. L’aug-
mentation du courant devait donc être assez consi-
dérable, puisque les endroits manquant de contact
n’étaient pas électrisés antérieurement. Après avoir produit cet effet, le courant diminuait lentement et, à
la fin, rien ne restait que la petite augmentation dé- finitive ; et cette dernière correspond à l’augmentation
du courant résiduel dû à l’augmentation de parois que font les contacts. Si l’on faisait de nouveau agir les
rayons, l’électrisation se trouvait déjà antérieurement
établie, et elle ne disparaissait pas spontanément,
étant constamment maintenue par le champ électrique;
ce qui avait pour conséquence une faible augmentation
constante du courant, qui se reproduisait toujours si
l’on soumettait de nouveau au rayonnement.
Quoique cette interprétation soit complètement satisfaisante, j’ai fait quand même quelques expé-
riences pour la vérifier. Il m’a paru important de le
faire pour savoir s’il faut donner forcément la même
interprétation pour l’augmentation définitive du cou- rant. Il deviendrait alors probable que le phénomène
n’est pas dù à une augmentation de conductibilité,
mais plutôt à une augmentation de la surface de contact.
Il faut remarquer, avant tout, que j’ai observé le phénomène même dans le cas de couche de gomme-
laque d’une épaisseur telle qu’elle ne pouvait être complètement pénétrée. Il était donc peu probable que dans les couches supérieures, par la formation des ions,
il puisse s’établir une augmentation du courant, du moment que la mobilité des ions est excessivement faible dans des diélectriques solides. D’autre part, on pouvait voir aisément que l’augmentation observée
du courant, se produisait momentanément ; ce qui signifiait que la cause du phénomène était à recher- cher plutôt dans une influence quelconque de l’ioni- sation de l’air. D’après Becker, l’augmentation du
courant, dans le cas des solides, n’a lieu que très lentement.
L’influence d’un contact imparfait est aisé à voir,
même par une méthode directe. Au lieu de placer la
lame d’aluminium directement sur la surface chaude de gomme-laque, on l’a placé à la température ordi-
naire et en employant pour la coller, une trace de cire.
Ces cellules donnaient, en général, des eff’ets beaucoup plus faibles que les autres, phénomène qui montre
que le mode de fixation est d’une certaine importance.
Ajoutons encoreque, pour coller la feuille, il était suf-
fisant d’employer 5 à 10 milligrammes de cire, tandis
que la quantité de gomme-laque utilisée pour la pré- paration des cellules les plus minces était environ de
50 à 40 milligrammes.
La conductibilité de la cire était considérablement
plus grande que celle de la gomme-laque et pour cette raison elle ne jouait pas le rôle d’un deuxième
diélectrique, mais seulement d’un bordage.
L’influence considérable du contact a été démontrée
comme il suit : sur une couche d’une épaisseur de
Fig.5.
quelques centièmes de milliinètrede gomme-laque on
a mis une trace de cire; puis la feuille d’aluminium
a été posée par-dessus, sans cependant la coller com- plètement, en l’appuyant contre la surface de cire. En mesurant alors le courant résiduel comme précédem-
ment l’effet était tel qu’il est représenté graphique-
ment par la courbe 1II, de la ligure 5, c’est-à-dire environ 250 millimètres. Si l’on appuie ensuite plus
fortement la feuille contre la cire, et de cette façon
on établit un meilleur contact, on obtient la courbe
2 Ill, laquelle, quoique de même forme, est beaucoup plus aplatie. Après avoir aussi bien placé que possible
la feuille d’aluminium, le maximum d’effet se rédui- sait également à quelques millimètres. Le phénomène correspondait alors évidemment à ce qu’on a prévu,
c’cst-à-dire à l’absence totale de bulles restées sous la feuille d’aluminium ; l’ordre de l’effet causé par des rayons ce aurait été complètement négligeable par rap-
port à la précision des mesures employées.
Pour prouver l’exactitude de l’interprétation donnée,
on a fait l’essai suivant : une cellule de gomme’laque,
dont l’épaisseur était de 0,026 millimètre, était mise
en contact avec une tension de 120 volts. Quand le
courant définitif s’établissait, on mesurait comme
, d’habitude la variation du courant produit par les rayons « : on obtenait l’augmentation caractéristique
du courant, avec la baisse qui la suivait. Puis on
supprimait le rayonnentent, et la cellule était mise à la terre, pendant 24 heures. En faisant de nouveau
agir les rayons, on obtenait presque l’image de la
courbe précédente, comme si elle était réfléchie
par un miroir; c’est-à-dire qu’un courant négatif’ se produisait, lequel, arrivani à un maximum, s’abais-
sait pendant une à deux heures jusqu’à zéro.
L’interprétation que je donnc est la suivante : après avoir mis en communication la cellule avec
la terre, l’électrisation, qui était de sens inverse au signe du potentiel précédemment employé, disparais-
sait, mais seulement sur les points qui formaient des
cantauts. Sur d’autres endroits cet elfet ne se présen-
tait pas, parce que là ne passait pas le courant de dé-
charge. Quand le contact était ensuite établi grâce
aux rayons ex, la transmission du courant de décharge
était devenue possible ; celle-ci, aussitôt que l’électri- sation disparaissait, s’abaissait aussi à zéro.
En réalité, il restait encore un faible courant po-
sitif, lequel alors, comme nous allons le voir, était dû à la charge positive des particules u.
En se basant sur l’interprétation donnée, il est
facile de traiter mathématiquement le phénomène de
variations du courant causé par des rayons B1...
Pour ce but, regardons d’abord le cas où la cel- lule, mise antérieurement en contact avec la terre, est reliée à la tension, et observons les variations de
déplacement de l’aiguille de l’électromètre. La marche de ce phénomène doit être tout à fait identique à celle
observée sous l’influence des rayons te.., cependant à une
échelle moindre. L’un des cas se ramène alors à l’autre.
Soit alors :
C, la capacité de la cellule employée, y compris la capacité de l’éleetromètre.
p, la tension observée sur l’électromètre dans t secondes, .aprës avoir interrompu la communication de l’électromètre avec la terre.
P, la tension avec laquelle la cellule a été mise en
communication.
P’, la tension qui s’est établie en sens inverse par l’électrisation de la cellule pendant le temps t.
P’oc , la tension maximum dans le sens inverse.
V, la résistance ohmiclue de la cellule.
w, la résistance olimique du condensateur de Bronson. On peut alors représenter le phénomène par
1 équation suivante :
Pour la valeur de P’ on peut mettre :
l’abaissement du courant qui traverse la diélectrique
étant exponentiel.
D’ailleurs, cette équation n’est exacte qu’au cas oit
la tension mise en communication avec la cellule
reste constante. Dans le cas présent, elle est donc
d’une valeur de P -p. Cependant la valeur de p reste négligeable par rapport à la valeur de P, et, ainsi,
nous pouvons considérer l’équation précédente comme
exacte, et d’une grande approximation.
Pour la valeur de p, on aura alors :
Cette équation garde sa valeur quand 1) représente
la variation du potentiel observé sur F électromètre,
en fonction du rayonnement. Cependant, en pareil
cas, pour la valeur de À, il ne faut pas employer
la valeur tout entière de la résistance de la cellule,
mais seulement la fraction qui correspond aux en-
droits formant contacts. Evidemment, cette résistance
étant supérieure à celle de la cellule, on emploiera pour X une valeur moindre. Il est aisé de voir que la marche du phénomène reste la même dans les deux
cas, sans que les courbes soient nécessairement iden-
tiques entre elles; ceci est donc dû aux valeurs diffé-
rentes de 03BB.
En outre, l’équation déduite représente d’une façon
très exacte les variations observées du courant, ainsi
qu’elle démontre que la forme de la courbe est l’onc- tion de la capacité C, de la conductibilité électrique 1 W
