Sur la propagation des oscillations hertziennes dans l'eau

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Submitted on 1 Jan 1901

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C. Gutton

To cite this version:

C. Gutton. Sur la propagation des oscillations hertziennes dans l’eau. J. Phys. Theor. Appl., 1901,

10 (1), pp.752-756. �10.1051/jphystap:0190100100075200�. �jpa-00240574�

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SUR LA PROPAGATION DES OSCILLATIONS HERTZIENNES DANS L’EAU;

Par M. C. GUTTON.

Lorsque ^les propriétés électriques ^et magnétiques d’un milieu iso- lant ne dépendent que de ^{sa constante} diélectrique, ^la longueur

d’onde d’un résonateur reste la même, quand ^{on la mesure d’abord}

dans l’air, puis ^{dans ce} milieu. M. Blondlot(1) ^{a déduit cette} propo- sition de considérations d’homogénéité, ^et l’a vérifiée pour l’huile de ricin et la glace.

Lorsque ^les propriétés électriques ^et magnétiques du milieu ne

sont plus entièrement définies par ^{sa constante} diélectrique, ^soit

parce que ^ce milieu est magnétique, soit parce qu’il ^est partielle-

ment conducteur et présente ^une absorption notable pour ^les ondes

hertziennes, l’égalité ^des longueurs ^{d’onde d’un} résonateur dans l’air et dans ce milieu n’est plus ^certaine priori. ^{C’est le cas de l’eau}

de source ordinaire. L’expérience ^seule peut décider si des mesures

de longueur d’onde effectuées en plongeant dans l’eau le résonateur et les fils de transmission des ondes, donnent la même valeur que dans l’air.

1B1. Turpain (2) ^a entrepris ^des expériences ^{de ce} genre. Il ^a admis que la période ^d’un résonateur de Hertz est indépendante ^{de la}

nature du milieu où il est plongé. ^{Ce fait est en} contradiction ^avec les expériences antérieures. De plus, si la formule de lord Kelvin,

’T == 21t ~1,C, ^{ou une formule} analogue ^était applicable, ^{même -} approximativement, ^{à son} résonateur, ^la capacité ^d’un condensateur devrait être indépendante du milieu dans lequel ^{il est} immergé. ^En présence ^{de ces} conclusions, contraires ^aux faits universellement reconnus, j’ai, d’après ^le conseil de 1VZ. H. Poincaré, repris ^la ques-

tion.

J’ai mesuré la longueur ^d’onde d’un résonateur successivement dans l’air et dans l’eau. Le résonateur est constitué par ^un cercle de 36 centimètres de diamètre en fil de cuivre étamé de (Y"B3 ^{de dia-}

mètre. Les ondes sont produites par ^un excitateur ^de Hertz, ^et envoyées ^le long de deux fils de cuivre étai-nés parallèles ^{et distants}

(1) ^Il. BLOI~iDl.OTy Comptes Rendus, ^{t. CXY,} p. 225; 1892; ^{et t.} G~1~, _p. 39~; ^1894.

~‘’~ ^A. TURPAI-N, Reclzm°ehes e,a~~éri~nentccles

les oscillations éLect~°igues9

A. lieriiiann. Paris

18g~!.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0190100100075200

de 38 centimètres. A ~,50 ^de l’excitateur, ^{ces fils} pénètrent ^dans

une cuve étanche en bois paraffiné, ^le résonateur y ^est disposé

entre les deux fils. Ceux-ci se rapprochent ensuite, et, ^{sur une} lon- gueur de 4 mètres, ^{sont tendus à 4} centimètres l’un de l’autre, ^dans

une auge ^en bois paraffiné, ^{de 10} centimètres de largeur ^{et de}

5 centimètres de profondeur. ^{Les deux fils} y ^sont réunis par ^un

pont. Lorsqu’on déplace ^ce pont, l’étincelle, ^{à la} coupure du réso- nateur, passe par ^une série de maxima et de minima équidistants.

Le quart ^{de la} longueur ^{d’onde du} résonateur est la distance entre deux positions ^du pont qui correspondent ^{à un} minimum, ^{et au}

maximum suivant de l’étincelle.

Le résonateur a d’abord été placé ^{dans le} plan des fils. Lorsque

les différentes parties ^de l’appareil étaient dans l’air, les distances du pont ^{au centre du} résonateur ont été les suivantes :

Après ^avoir rempli ^{d’eau la cuve et} l’auge, ^de façon ^à immerger complètement ^le résonateur et les fils au-delà du résonateur, j’ai

recommencé l’expérience. L’étincelle du résonateur jaillissait ^sous l’eau ; si les ondes envoyées par l’excitateur ^{sont assez} intenses,

cette étincelle, quoique courte, ^{est très brillante et} s’observe facile- ment. Il est d’ailleurs indispensable ^de plonger dans l’eau la cou-

pure du résonateur. Sa période d’oscillation dépend, ^en effet, ^{de sa} capacité, ^{et cette} capacité, qui ^est justement ^modifiée quand ^on plonge ^le résonateur ^dans l’eau, ^{est en} partie ^{due aux bords en} regard ^de la coupure. Les ^mesures faites dans l’eau sont toutefois

un peu ^moins précises que celles qui ^sont effectuées dans l’air. Cela tient à ce que, ^l’eau absorbant en partie ^{l’onde de retour, les minima}

et les maxima sont plus difficiles à saisir ; ^cet inconvénient est d’au- tant plus grand que le maximum ^ou le minimum à déterminer

correspond ^{à une} position ^du pont plus éloignée ^du résonateur. Les distances du pont ^au résonateur ont été :

Ces nombres résultent de moyennes ^entre plusieurs expériences;

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pour le premier ^{minimum, le} plus grand ^{écart entre deux expé-}

riences était de 5 centimètres; pour ^le premier ^{maximum et le}

second minimum, ^{de 10} centimètres. On voit que les positions ^du pont ^{restent les mêmes,} que l’expérience ^se fasse dans l’eau ou dans l’air. On doit en conclure que la ^{longueur d’onde} du résonateur n’a pas change.

J’ai recommencé en plaçant le résonateur dans un plan perpendi-

culaire aux fils de transmission. Pour les expériences ^dans l’air, ^les

distances du pont ^au résonateur ont été :

Peur les expériences dans l’eau :

Les résultats, et surtout la comparaison ^des positions ^du premier

maximum et du premier ^minimum, qui ^se déterminent avec le plus

de précision, conduisent à la même conclusion : Za longueur ^d’onde

ne change pas lor~sq~c’on plonge dans l’eau le résortateur et les fils ^de

~rans~~2ission.

En répétant ^ces expériences ^avec des excitateurs de dimensions et de capacités différentes, j’ai constaté que la longueur ^{d’onde du}

résonateur était indépendante de celle de l’excitateur. Cette vérifica- tion était nécessaire, ^car les conclusions précédentes ^{n’ont de valeur}

que ^si la résonance multiple subsiste pour ^un résonateur plongé

dans l’eau. Si l’eau, en effet, amortissait suf’fisamment les oscillations du résonateur, ^on n’observerait plus ^la longueur d’onde correspon- dant à sa période ^{propre, mais une longueur d’onde} qui dépendrait

de l’excitateur.

J’ai enfin cherché ce que deviennent les positions ^du pont ^corres-

pondant ^{aux maxima et aux} minima, lorsque, ^{au lieu} d’immerger ^{à la}

fois le résonateur et les fils de transmission, ^on plonge ^seulement

dans l’eau ces derniers. I~a distance entre deux positions ^du pont

pour lesquelles l’étincelle du résonateur est maximum ou minimum,

c’est-à-dire la demi-longueur ^{d’onde du} résonateur, ^{est 145 centi-}

mètres, lorsque ^{les fils sont dans l’air. Si on les} plonge ^dans l’eau, ^elle

est réduite à i7~,5, ^{et cette dernière} longueur ^{a la même valeur, que}

le résonateur soit dans le plan ^{des fils ou dans un} plan perpendicu-

laire. Le résonateur reste toujours ^dans l’air, par suite ^conserve la même période d’oscillation. Le chemin _parcouru par ^{les ondes}

pendant ^cette période est 145 - i45 ^{8,3 fois plus petit} dans l’eau que 17,5

dans l’air : 8,3 ^est donc l’indice de réfraction de l’eau pour ^{les ondes}

électromagnétiques. ^{Ce nombre est voisin de ceux} qu’ont ^trouvé

divers expérimentateurs : ^MM. Heerw’agen, ^{Colin et Zeeman, Cole,} Nernst, ^Drude.

Les premières expériences ^montrent que, ^si l’on immerge égale-

ment le résonateur, ^la longueur ^{d’onde À} reprend ^{la même valeur}

que dans l’air; ^la relation X = VT exige alors que la période ^d’os-

cillation du résonateur devienne 8,3 ^fois plus grande, lorsqu’on ^le plonge dans l’eau.

M. Blondlot (1), après ^{avoir montré} par l’expérience que la lon- gueur d’onde ^{de son} résonateur est la même dans l’air et dans l’huile de ricin, ^en déduit, pour ^ce milieu, ^une vérification de la relation de Maxwell : pour ^des oscillations de même fréquence, l’indice de réfrac- tion est égal ^{à la racine carrée du} pouvoir inducteur. Ije raisonne- ment de M. Blondlot est le suivant : La formule de lord Kelvin,

T

2x VLC, peut s’appliquer ^au résonateur de M. Blondlot ; ^ses

expériences ^sur la vitesse de propagation des ondes électromagné- tiques ^l’ont prouvé. ^La longueur ^d’onde du résonateur dans l’air, ^où

la vitesse de propagation ^{est V, est alors X}

^{27t V} ~1,C ^{-, si on fait} l’expérience ^{dans un milieu dont} l’indice de rérraetion et la constante,

diélectrique ^sont respectivement n ^{et k, la} capacité ^est multipliée par

k, la vitesse de propagation divisée par ^n. L’expérience ^montre que preste invariable. L’égalité ^{~2 =} Vit est, par suite, nécessaire.

En toute rigueur, ^{la même} conclusion ne peut ^{ètre tirée de mes} expériences ^{sur l’eau,} car aucune expérience ^ne prouve que la période

du résonateur de Hertz, que j’ai employé, ^est déterminée par ^{la for-} mole de lord Kelvin. Je ne me suis pas servi du résonateur de 1B1. L~Iondlot, parce qu’il ^était impossible ^{d’obtenir des} étincelles à la coupure ; l’eau qui sépare ^{les armatures très} voisines du condensa- teur est assez conductrice pour fermer le résonateur ^et empêcher

toute étincelle.

(’ ~ Bi~oNF)LOT, ^{10C. cite.}

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1B1. Johnson ~’) ^a exposé dans ^le Journal de Physique ^{une théorie}

nouvelle de l’excitateur de Hertz. De cette théorie, ^{il déduit une for-}

mule plus générale que celle de lord Kelvirl ^et applicable ^{à tout exci-}

tateur et à tout résonateur. En faisant un raisonnement inverse de celui de M. Blondlot, M. Johnson admet a priori la relation de Maxwell et pense prévoir bien aisément les résultats de mes expé-

riences. Je dois faire remarquer que ^cette conclusion est trop ^absolue.

Il n’est pas certain que la relation de Maxwell puisse ^{s’étendre à un}

milieu conducteur, ^{comme l’eau de source.} 1VI. Drude (2 ) ^et 1B1. Barbil- lion (1) ^{ont, en} effet, ^montré qu’il existe des milieux pour lesquels ^le pouvoir ^{inducteur mesuré à} l’aide d’un condensateur n’est pas égal ^à

l’indice de réfraction, ^même si les deux expériences ^{sont faites avec}

des oscillations de même fréquence. ^{Si on est en droit} d’appliquer ^an

résonateur que j’ai employé ^la formule de M. Johnson, ^les expé-

riences que j’ai décrites constitueront une vérification expérimentale

de la relation de Maxwell dans le cas de l’eau.

QUELQUES REMARQUES ^{SUR LES} OSCILLATIONS DANS L’EXCITATEUR DE HERTZ ;

Par M. K.-R. JOHNSON.

Dans un article précédent (’~ portant ^{le même} titre, j’ai ^{cherché à}

prouver que les considérations, ^selon lesquelles l’espace explosif ^est

doué d’une conductivité métallique, ^{sont en} défaut ; ^mais j’y ^{ai moi-}

même commis une erreur grave, qui ^{doit être} corrigée ^ici.

En effet, ^les équations (1), (2) ^et (3), et, ^de même, l’équation appro-

chée :

dans l’article susdit, déterminent les propriétés caractéristiques qne

possède tout mouvement oscillant de l’électricité dans ^un conduc- teur quelconque. ^{Mais il n’en est} pas ainsi des équations (4) ; ^celles-ci expriment que les capacités ^aux extrémités sont chargées par les

(1) ^K.-R. JOHNSON, ^{,J, de} lhys., ^3c série, ^t. X, p. 365 ; juin ^1901.

(~) DHUDE, P/~~~ del’ ~4~~/~~.

(3~ BARBILLON, ^{Sui- la} dispersion p~c~’ï~M~ (Thèse, ^{Carré et} Naud, ^Paris; 1899).

(4) ^Voir

volume, p. ^365.

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