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Etude des spectres de fils explosés
René Déchêne
To cite this version:
René Déchêne. Etude des spectres de fils explosés. J. Phys. Radium, 1926, 7 (2), pp.59-64.
�10.1051/jphysrad:019260070205900�. �jpa-00205239�
ETUDE DES SPECTRES DE FILS EXPLOSÉS
par M. RENÉ DÉCHÊNE,
Ecole Normale Supérieure.
Sommaire. 2014 On a étudié le spectre obtenu par l’explosion d’un fil métallique dans lequel on décharge un gros condensateur sous différentes tensions; on en a déduit une méthode de séparation des raies d’arc et d’étincelle. Les spectres présentent des raies d’émission et des raies d’absorption sur un fond continu. L’intensité de ce fond croit
avec la puissance dépensée dans le fil.
Les raies qui se renversent le plus facilement sont les raies d’arc, les raies du spectre de flamme sont renversées avec une grande netteté. Les raies d’étincelles, noires qu and
la puissance est faible, peuvent se renverser, mais seulement si la puissance est très grande. On a donné une explication de ce fait et déduit une méthode de classification des raies.
L’étude a été faite avec des fils de cuivre, de nickel, d’argent. On a donné la liste des raies renversées obtenues avec des fils du cuivre, comprises entre 03BB = 3 602 Å et 03BB = 2 123 Å.
Pour les fils de fer et de cuivre, on a donné quelques exemples de raies dont on a
déterminé la nature.
1.
-Quand on décharge brusquement un gros condensateur sous une tension conve-
nable dans un fil fin, le fil explose et une partie de l’énergie du condensateur est concen-
trée dans le volume restreint occupé par les vapeurs du métal : ces vapeurs sont à une
température élevée, aussi obtient-on une source de grand éclat.
Anderson (1), dans son travail fait au Mont Wilson, a montré que la température de la
source obtenue en déchargeant un condensateur de 0,4 JIF sous une tension de 25 000 v dans
un fil fin de fer, long de 5 cm, pesant 2 mg, était de 20 000°C et son éclat 100 fois celui du 1 Soleil. Quand on étudie au point de vue spectrographique cette source, on obtient un spectre
continu présentant des raies renversées (2).
M. Eugène Bloch m’a proposé de reprendre cette étude et de voir si le spectre de fils explosés, par la séparation en raies renversées et raies non renversées, ne fournit pas un
principe de classification des raies spectrales.
~. Dispositif ’expérimental. - La tension nécessaire à la charge du condensateur est empruntée au secondaire d’un transformateur alimenté par le secteur à 42 périodes par seconde. Cette tension est accrue par la mise en ;résonance du circuit secondaire à l’aide d’une batterie de condensateurs Mosciki, qui sert en même temps à accumuler l’énergie
nécessaire. Aux bornes de cette batterie est placé le fil et, en série, une coupure réglable permettant de décharger le condensateur au moment où sa tension a atteint la valeur convenable. Les fils sont tendus entre deux crochets de distance réglable, maintenus par deux bornes de laiton. Ces bornes sont fixées à une plaque d’ébonite glissant dans une glissière en bois : on peut ainsi faire exploser successivement plusieurs fils assez rapide-
(~) J.-A. ÂNDERSOK. The spectrum of electrically exploded wires, Astroph. J., t. 5i (1920), p. 37.
(2) La rédaction terminée, j’ai eu connaissance d’un article [Astroph. J., t. 61 (1925), p 186] où Smitti
annonce qu’à l’aide d’un miroir tournant, il a étudié les différents aspects du spectre pendant l’explosion.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019260070205900
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ment. Deux tiges de cuivre recourbées et fixées à la glissière servent à relier le fil à la haute tension. On a employé aussi une plaque de bois portant des cubes séparés par des inter- valles longs de i5 mm, larges de 3 mm, où le fil peut exploser dans un espace restreint.
Le fil est horizontal et placé devant la fente d’un spectrographe. On projette l’image de
la source sur la fente à l’aide d’une lentille de quartz de 30 cm de distance focale.
3. Spectrographe. - J’ai utilisé un spectrographe à prisme de Gornu (60°) associé à
deux lentilles de quartz de 1,10 m de distance focale pour la raie D et de 8 cm de diamètre.
Dans les régions où le spectre continu est assez intense avec un nombre limité d’explosions (inférieur à 80), on a diaphragmé pour diminuer les aberrations. Le diamètre utile a été de 4 cm.
4. Spectre continu. - Les clichés de fils explosés présentent un spectre continu
dont le fond va en s’atténuant vers les plus courtes longueurs d’onde. L’intensité de ce
fond croît avec le nombre des explosions pour une même tension ; elle décroît avec le poids
du fil ; elle décroit du cuivre au nickel, et du nickel au fer pour des fils de même longueur
et de même diamètre.
J’ai employé de 8 à 175 explosions pour que l’intensité du fond soit appréciable jusqu’à 2 150 A.
5. Raies noires et raies renversées. - Les clichés comportent deux groupes de raies : raies d’émission, raies d’absorption. 1"
A) Les raies noires dont l’intensité croît quand l’énergie décroît sont de deux sortes : 1° Elles proviennent de l’explosion du fil : elles ne sont jamais aussi nettes que les raies d’émission du spectre ordinaire, mais toujours larges et diffuses.
2® Elles appartiennent au méta,l du support (fer, aluminium) : ce sont alors des raies ordinaires du spectre d’étincelle.
B) Les raies blanches présentent tantôt un renversement intégral, tantôt un renverse-
ment partiel intéressant la partie centrale. Elles ne sont pas dues à une solarisation de la
plaque, car le nombre des raies renversées est indépendant du nombre des explosions. Ces
.
raies renversées sont plus nombreuses sur les clichés de fils explosés dans une fente.
_6. Mécanisme de l’explosion.
-Le courant dû au passage de l’étincelle entre les bornes de la coupure volatilise une partie du fil et porte une autre partie au rouge blanc. A
cette dernière est due la production de spectre continu. La vapeur absorbe certaines radia- tions : raies renversées; elle ne les absorbe pas toutes : raies noires diffuses.
Les autres raies noires, nettes en général, proviennent de l’étincelle jaillissant entre
les supports à la fin même de l’explosion, l’espace étant devenu très conducteur par la
présence de la vapeur.
’
7. Résultats. - Quand on augmente l’énergie dépensée dans le fil, le nombre de raies renversées croît. Parmi les raies renversées aux basses puissances, certaines s’élar-
gissent, puis deviennent plus fines et quelquefois disparaissent; d’autres diminuent cons-
tamment de largeur. Enfin, certaines raies, noires aux basses puissances, se renversent aux
puissances élevées.
Pour une radiation, il semble y avoir un maximum de renversement quand l’énergie
croît. Quand cette énergie est faible, la vapeur est à basse température; quand elle est grande, la vapeur, chassée très vite, a une faible pression au voisinage du fil incandescent.
Dans ces conditions extrêmes, l’absorption se fait donc moins bien que dans des conditions intermédiaires.
Le nombre d’atomes ionisés que contient la vapeur croît avec l’énergie dépensée dans
le fil; les faibles puissances sont( donc favorables au renversement des raies d’arc; les
grandes, au renversement des raies d’étincelle.
D’où une méthode possible de classification des raies :
Les raies renversées aux faibles puissances sont des raies d’arc ; les raies noires aux
faibles puissances et renversées seulement aux grandes puissances sont des raies d’étin- celle.
8. Résultats particuliers.
-J’ai étudié l’explosion de fils de cuivre, de nickel, de fer, avec différentes conditions de puissance.
Il est à remarquer que les raies du spectre de flamme sont renversées avec une extraor- dinaire netteté, quelles que soient les conditions. D’autre part, mes clichés sont compara- bles aux clichés de spectres d’étincelle sous l’eau, qui présentent un renversement de nom-
breuses raies d’arc et de quelques raies d’étincelle ; et mes résultats s’accordent avec ceux
trouvés par Léon et Eugène Bloch (1j.
De plus, parmi mes raies d’arc figurent celles trouvées par Shenstone (2) dans le spectre de l’arc au cuivre à très bas voltage.
CUIVRE
Le fil a 0,07 mm de diamètre, 1 cm de longueur. J’ai fait des essais à 5 puissances
différentes :
Le tableau 1 donne la liste des raies renversées : on a noté, en face de leur longueur
d’onde en unités internationales (Hasbach), l’intensité du renversement, l’intensité dans l’arc et dans l’étincelle (Hasbach); on a noté aussi (A et E) leur nature présumée d’après
,leur aspect aux différents régimes.
Le tableau 1 montre que les raies renversées appartiennent pour la plupart au spectre d’arc; quelques-unes au spectre d’étincelle. Toutes les raies d’arc, cependant, ne sont
pas renversées; peut-être le renversement, central, est-il invisible à cause d’un défaut de
pouvoir séparateur; peut-être est-il si faible que la raie ne se distingue pas du spectre
continu.
’
Le renversement semble se produire plus facilement du côté des courtes longueurs d’onde, il y a donc lieu de tenir compte de la région où la raie est placée et de rdisonner par analogie avec des raies voisines dont la nature ne saurait être contestée.
Toutes les raies que Shenstone a classées dans la catégorie 1 S - X sont renversées
avec le plus de netteté et de force. L’étude nous renseigne sur quelques raies.
Exemples : 1° les raies X= ~~jt~3,8’l9, A = 263,09 ont, dans le spectre d’étincelle, la
même intensité. La deuxième, la plus intense dans l’arc, est la seule renversée ; elle a été
classée parmi les raies d’arc.
2° Les raies X === 22d4.351, À. == 2293,832, de même intensité dans l’arc, ne forment pas
un doublet. La deuxième, plus faible dans l’étincelle, est la seule renversée dans le
spectre du fil ; elle a été seule classée parmi les raies d’arc.
30 La raie 2 ~9,37 de même intensité dans l’arc et l’étincelle, ne s’est jamais renversée.
C’est une raie d’étincelle.
(i) Spectres d’Etincelle sous l’eau, J. Phys., t. 3 (1922), p. 309.
(2) The Arc of Copper, Phil. Mag., t. 49 ~19?5), p. 951.
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I.
-RAIES RENVERSÉE-S DU CUIi’RE
ont été classées raies d’étincelle à cause de leur apparition sous forme de raies noires aux
basses puissances et de raies renversées seulement à la puissance maximum.
également intenses dans l’arc et dans l’étincelle, sont des raies d’arc à cause de leur renver-
sement aux basses puissances.
KICKEL
Les clichés de spectres de fils de nickel présentent euviron 200 raies renversées, dont
on a noté la longueur d’onde, entre À == 3600 et a, = 2200 ; ils contiennent peu de raies noires.
Les fils ont 0,7 mm de diamètre et 1 cm de longueur. J’ai opéré avec les 3 puissances :
Il n’y a pas de raies dont le renversement disparaît quand l’énergie croit. Les raies d’arc se renversent plus facilement que les raies d’étincelle; ainsi, les raies du spectre de
flamme sont renversées avec une grande netteté sur tous les clichés. Cependant, beaucoup
de raies d’étincelle sont renversées aux grandes puissances. Par analogie avec de fortes
raies d’étincelle qui ne sont jamais renversées, les raies qui n’ont jamais figuré sous forme
de raies blanches ont été classées parmi les raies d’étincelle.
Les raies renversées aux 3 puissances ont été appelées raies d’arc.
de même intensité dans l’arc et dans l’étincelle et pour lesquelles il y a ambiguïté.
Quant aux raies non renversées aux faibles puissances, il faut les comparer aux raies voisines avant de conclure.
Exemple : À .- 2834,55 ne figurant jamais sous forme de raie noire, est dite raie d’arc.
À _ 2805,09, A== 2802,59, noires aux basses puissances, seront dites raies d’étincelle.
FBR
Les fils de fer ont 0,7 mm de diamètre, 1 cm de longueur.
J’ai opéré à 3 puissances différentes : les mêmes §que pour le nickel. Avec la plus grande, 600 raies entre À = 3700 et À _ 2327 sont renversées. On a noté leur longueur
d’onde.
Les raies d’arc semblent encore :se renverser plus facilement que les raies d’étincelle dans mes conditions d’expérience.
1" De deux raies ayant la même intensité dans le spectre d’étincelle, si une seule est renversée, c’est celle qui est la plus forte dans l’arc.
Exemples : ), == 1947,881 est renversée alors que 1, 2949,19 ne l’est pas.
X =: ~9’~3,~36 est renversée alors que X = 2949,137 ne l’est pas.
Dans ce cas, la raie renversée est appelée raie d’arc; l’autre, raie d’étincelle.
~~° De deux raies de même] intensité dans l’arc, si une seule est renversée, c’est géné-
ralement celle qui a la plus faible intensité dans l’étincelle.
Exemple : a = 3~ii,693 est renversée alors que a = 3~11,~9 ne l’est pas.
X - 3003,034 est renversée alors que X - 3002,65i ne l’est pas.
A == 2512,366 (t ’ 1 .... . t
Î 25tO,837 sont renversées alors que 1B = 93f1, t7 ne l’est pas.
On a classé parmi les raies d’arc les raies renversées qui entrent dans cette catégorie.
3° De même, sont des raies d’arc les raies suivantes, qui’ se sont renversées seulement
aux faibles puissances :
D’ailleurs, leur intensité dans l’arc est supérieure à celle dans l’étincelle, en général.
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4° Les raies d’égale intensité dans l’arc et l’étincelle qui ne sont jamais renversée
sont dites raies d’étincelle.
~° Plus généralement, toutes les raies renversées à basse puissance ont été classées
parmi les raies d’arc.
9. Conclusion. - L’étude des fils explosés montre que les raies renversées sont en
général des raies d’arc et quelquefois des raies d’étincelle. 011 arrive à reconnaître ces
dernières en variant les conditions de l’explosion.
Nous avons donc une méthode permettant de classer les raies en raies d’arc et raies
.d’étincelle.
.~
