Sur la pureté des raies spectrales lorsque l'intensité varie rapidement. Note au travail « La théorie de Ritz du phénomène de Zeeman »

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Submitted on 1 Jan 1911

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Sur la pureté des raies spectrales lorsque l’intensité varie rapidement. Note au travail “ La théorie de Ritz du

phénomène de Zeeman ”

A. Cotton

To cite this version:

A. Cotton. Sur la pureté des raies spectrales lorsque l’intensité varie rapidement. Note au travail “ La

théorie de Ritz du phénomène de Zeeman ”. Radium (Paris), 1911, 8 (11), pp.404-405. �10.1051/ra-

dium:01911008011040401�. �jpa-00242505�

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d’argent ^a commencé a s’abîmer dès le premier ^ou

le deuxième jour; ^{mais, trois ou} quatre ^jours après

la fcrmeture, j’ai aperçu, ^au milieu de la région

laissée à nu entre les électrodes (cette région ^{avait ici}

5 mm de longueur) un anneau brun, ^{de 1 mm de} largeur ^{environ, brillant} d’un reflet métallique ^en

lumière réfléchie. Cet ^anneau s’est conservé pendant

lcs trois jours ^suivants, puis ^s’est dégradé peu à peu et ^a fini par disparaître, ^{en ne laissant} que des ^traces

a peine ^{visibles au} microscope. Lorsque j’ai ^chauffé

ensuite le tube, ^{le verre s’est} décoloré, mais l’anneau n’a pas reparu. Il n’est pas déraisonnable de supposer

(ainsi que l’a fait M. Ramsay ^{dans un cas} analogue1) ^que

cet anneau ait été constitué par du ^RaD métallique;

celui-ci aurait commencé à se former après fixation de

l’oxygène par l’argent, ^{et aurait été} oxydé ^{à son tour}

très lentementpar ^les quantités infinitésimalc d’oxygène qui pouvaient ^{rester encore} dans le tube ou qui ^{se se-}

raient nouvellement formées par dissociation des sub- stances présentes. ^{De toute} façun, ^{il est} curieux que le

dépôt ^{ne se} soit pas fait uniformément, ^{mais en} forme d’un anneau situé à égale distance des deux électrodes 2.

Dans la deuxième des trois expériences, je ^n’ai

laissé que 1 ^mm environ de verre entre les électrodes ;

le dépôt d’argent ^{a été} plus ^mince que dans le ^cas

précédent. ^La quantités d’émanation enfermée a été de 125 millicurics; ^il y avait aussi unc petite quantité

de gaz condensable, ^{de sorte} que pour forcer ^tout le gaz ^{à entrer} dans le tube il a fallu cu refroidir la

pointe par ^un peu d’air liquide. ^Aucun dépôt ^visible

n’a été observé dans ce tube; la différence entre ce 1. Proc. Roy. Soc., ⁸¹ (’1908) ^210.

2. En dehors des mesures de la résistance, ^les deux fils sor- tant du tube ont été constamment reliés entre eux.

résullat et le précédent peut ^{être attribuée tl ce} quc la quantité d’oxygène (provenant ^surtout de la disso- ciation de CO2) était ici plus grande, ^{et la} quantité d’argent plus petite.

Le troisième tube n’a pas ^été argenté, ^mais j’y ^ai introduit, entre ^c ct f, ^deux petits ^{morceaux de fil de}

cuivre réduit, de 0,1 ^miii de diamètre. L’appareil ^a

été lavé à l’hydrogène ^avec plus ^{de soin encore} que de coutulne, ^et j’ai fait passer ^une décharge d’une bobine d’induction entre les électrodes pendant que le tube était rcmpli d’hydrogène, ^{d’abord à la} pression ^atmo- sphérique, puis ^sous pression réduite. Le tube conte- nait 120 millicuries d’émanation lors de sa ferrncture.

Après ^la destruction de l’émanation, j’ai ^observé, auprès de l’extrémité de chaque ^électrode (c’cst-a-dirc

aux endroits où il ne restait qu’un espacc étroit ^entre le lil but le verre), ^un dépôt ^{obscur se} prolongeant ^vers

lc milieu du tubc; ^{il restait entre} les deux dépôts ^une

solution de continuité sur une longueur ^dc plusieurs

dixièmes de mm. La résistance de ce tube a été supé-

rieure u 101 ohms, ^commc dans tous les autres cas.

Si l’on admet _{que les} dépôts visibles obtenus dans deux cas sur trois étaient vraiment constitués par les

produits ^de désintégration ^de l’émanation, ^ces expé-

riences ^montrcnt que ^{dans un} tube lnuni d’électrodes,

le dépôt act i f ^{ne se} fait has d’une façon uniforme,

luais se condense il certains endroits déterminés _par la position des électrodes et par la fvrlne ^{du tube}

Il est donc moins facile qu’on ^{ne le} pouvait penser ^au

premier abord, d’observer la conductibilité électrique

d’un dépôt ^{de 1laD;} mais il n’est pas dit que cela ^ne soit pas possible ^{avec une} disposition particulière ^des électrodes, laquelle ^{serait du reste encore à trouver.}

[Manuscrit reçu le 4 Octobre 1911].

Sur la pureté ^{des raies} spectrales

lorsque l’intensité varie rapidement

Note au travail « La théorie de Ritz du phénomène ^{de Zeeman » 1}

Par A. COTTON

[École ^Normale Supérieure.

Laboratoire de Physique.]

Au cours de l’exposé que j’ai fait ici même de la théorie du phénomène ^{de Zeeman} donnée par Ritz, j’ai signalé que ^ce physicien ^{utilise, comme Preston}

l’avait déjà ^fait, la rcrnarque qu’une ^{vibration har-} monique simple a ^{Cos nt,} qui ^{ne donne} qu’une ^raie

au spectroscope lorsque a ^cst constante doit ^en donner

plusieurs lorsqu’on ^{modifie cette vibration de façon}

1. Voir Lc Radium, ⁸ (191d) ^565-375.

que l’amplitude ^ct (ou l’intensité a2) ^varie rapidement

en fonction du temps. Si l’on pose par exemple

a ⁼ Cos et on peut ^{écrire en effet}

Il serait évidemment très intéressant de pouvoir

vérifier par l’expérience ^directe, qu’un ^faisceau primi-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01911008011040401

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livement monochromatique ^donne plusieurs ^raies lorsqu’on ^{fait varier} périodiquement l’intensité. La vérification directe serait une excellente illustration des travaux de Gouy 1, ^{de Lord} Rayleigh2, de A. Schus- LeI’ 7) sur le rôle du spectroscope ^et la constitution de la lumière blanche. Je voudrais examiner rapidement

dans quelles conditions on pourrait ^{utilement tenter}

cette expérience qui ^{est sans doute encore} difficile, mais qui ^ne paraît pas cependant ^{tout à fait} impos-

sihlc avec les moyens actuels.

Les meilleurs dispositifs ^de spectroscopie ^interfé-

rentiellc pourraient permettre ^{à la} rigueur ^{de constater} qu’une ^{raie est double} lorsque ^les longueurs ^d’onde

de ses composantes diffèrent de un millionième. Il faudra d’ailleurs, pour cela, choisir d’abord convena-

blement la source de lumière elle-même. Un tube à vapeur métallique, excité par une sonrce électrique

continue, serait, d’après Fabry ^et PérotB ^{la source} de choix. ^Pour qu’on puisse ^{constater la} décomposi-

tion exprimée par l’équation (1), où n ^{est la} pulsation primitive, ^{c la} pulsation ^de l’amplitude, ^{il faut donc}

que ^c soit au moins égal ^{à 10-6 n.} Pour les rayons du spectre ^{visible n = 2} TI I est égal ^{à environ}

2 n X 6 / 1 0 " ^: nous devons donc chercher un

moyen de faire varier (sinusoïdalement par exemple) l’aniplitude vibratoire de façon qu’elle ^s’annule

6 x 108 fois par seconde. ^Les procédés mécaniques auxquels ^{on a} songé déj à ⁵ pour obtenir la variation

rapide d’intensité du faisceau nécessaire pour l’expé-

rience, ^ne paraissent ^donc guère applicables. Je pense que les oscillations électriques pourraient ^{être em-} ployées ^avec plus ^de chances de succès.

Imaginons ^d’abord qu’on place ^entre deux nicols croisés un tube rempli ^d’un liquide ayant ^une grande

constante de Verdet, ^entouré d’une hélice de quelques

tours de fils. Cette hélice sera parcourue par ^une

décharge oscillante de pulsation ^c. La rotation magné- tique p ^étant petite ^et proportionnelle ^à chaque

instant à la valeur du champ, l’amplitude transmise, qui ^est proportionnelle ^{à Sin} p ^ou à p, variera donc sensiblement proportionnellement au courant, c’est-à- dire suivant la loi voulue Cos ci, ^{si la} décharge ^est supposée s’effectuer suivant cette loi simple. ^{Mais la}

1. GOUY. Journ. de Phys., ⁵ (1886) ^354.

2. LORD RAYLEIGH. Scientific Pape1’s, ^{3, 268.}

3. A. SenusTER, Optique, chap. ^XIV (trad. ^all., p. 579).

4. FARRY et PEROT. Journ. de Phys., ⁹ (1900) ^579.

5. Pierre Curie, qui ^{avait eu} connaissance d’un projet ^{de ce}

genre, m’en avait parlé ^{un an avant sa mort.}

self-induction de l’hélice magnétisante empêcherait

sans doute d’obtenir, _{pour le} courant de décharge,

une fréquence suffisamment élevée.

On peut remplacer le tube à rotation magnétique

par ^un condensateur de Kerr placé ^{de même entre}

deux nicols croisés et entre les lames duquel ^{on crée}

un champ électrostatique oscillant de la forme Sin et.

On peut ^{admettre encore,} pour ^de faibles valeurs de la biréfringence, que l’amplitude vibratoire transmise varie sensiblement comme la biréfringence ^elle-même.

Celle-ci étant proportionnelle ^{au carré du} champ, l’amplitude vibratoire est de la forme Sin’ et ou

1

Cos 2 rt. Une raie primitivement unique ^sera remplacée par ^trois composantes, ^{les deux} composantes latérales étant deux fois plus écartées que dans le cas

précédent (pour ^{une même valeur de} c).

La biréfringence électrique du sulfure de carbone suit les variations du champ ^{avec un} retard inférieur à 10-8 secondes’ ; celle, ^{’100 fois} plus grande ^environ,

de la nitrohenzine ^a déjà ^été constatée’ dans des

champs oscillants de fréquence peu inférieure à 108.

L’expérience ^{sous cette forme ne} parait donc pas

a priori irréalisable. Il resterait cependant à savoir si dans les conditions où la fréquence ^du champ ^oscil-

lant serait suffisante, ^{on aurait} encore assez de lumière pour ^{un examen} spectroscopique ^délicat.

La même vérification pourrait être tentée par ^un moyen plus simple encore : en étudiant directement la lumière émise par ^une étincelle oscillante a haute

fréquence. ^{Un même tube à} vapeur métallique ^serait

excité successivement par deux ^sources électriques

distinctes : d’abord par ^une batterie d’accumulateurs donnant quelques ^{milliers de volts}

la raie consi- dérée est alors, ^comme je ^l’ai rappelé ^{tout à} l’heure,

très étroite et permet l’observation de franges ^d’ordre

très élevé;

puis par ^une étincelle oscillante. Dans

ce dernier cas la lumière émise doit être moins pure;

les franges observées doivent s’élargir ^d’une quantité

sensible si l’étincelle a une fréquence ^{de l’ordre} de 109, c’est- à-dire fournit des ondes électriques ^de quelques centimètres de longueur. ^{Ici, comme dans}

les cas précédents, l’amortissement inévitable des

décharges successives fait qu’on ^ne peut guère espérer

ohserver qu’un élargissement, ^{et non pas la décom-} position ^{de la raie} primitive ^en composantes ^dis-

tinctes.

[Manuscrit reçu le 12 août 1911.]

1. ABRAHAM et LEMOINE. Journ . de Phys., ⁸ (1899) ^{373. -}

2. EEcKEm,Fn. Pliys. Zeitschr.? ⁷ (1906) ^600.