Les Radiations

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Les Radiations

Ch.-Ed. Guillaume

To cite this version:

Ch.-Ed. Guillaume. Les Radiations. Radium (Paris), 1904, 1 (10), pp.97-99. �10.1051/ra-

dium:0190400101009700�. �jpa-00242104�

Les Radiations

N° 4 15 octobre 1904.

1

Le développement historique ^{de la notion}

de radiation.

a accident heureux de la nature, ^notre organe

U visuel - l’une des six portes ^{de la} connaissance,

suivant la belle expression de l’un de nos maitres

-

enseigna ^{aux hommes} l’existence de la lumière. Sa

propagation rectiligne ^{dans un milieu} homogène, ^les

lois de ^sa réflexion et l’existence de sa réfraction étaient ^connues des anciens peuples. ^La renaissance des sciences fit découvrir les lois de sa réfraction ;

Newton décomposa ^{un faisceau} de lumière solaire, ^en

ses éléments et le reconstitua en lumière blanche,

montrant ainsi que la lumière ^est généralement ^com- plexe ^et constituée par ^un mélange que l’on peut ^dis- séquer. ^{Römer donna une valeur} approchée ^{de sa}

vitesse de propagation. ^{Lambert découvrit la loi de}

fémission dans les directions obliques. ^{Tcl est, mal-} gré ^le prodigieux effort de divination de Christian

Huygens, à ^peu près ^{tout ce} que les siècles passés

ont légué de bien certain concernant la lumière au xixe siècle naissant. Mais, ^{en même} temps, ^{ils lui}

ont transmis les éléments d’une discussion ébauchée

nn siècle plus ^{tôt, et d’où le} génie ^{de Fresnel a dé-} gagé la théorie qui ^a fait la subite clarté dans les

phénomènes ^les plus eomplexes ^de l’optique.

Dans les années qui marquent ^le passage d’un siècle à l’autre, ^se place ^une découverte qui ^doit singulière-

ment élargir ^{les idées sur la nature} de la lumière. On savait depuis longtemps qu’une lumière intense est

accompagnée ^d’un dégagement de chaleur dans les corps qui l’absorbent. On constata, ^en étalant la lullièrc en un spectre, ^non seulement que la chaleur

rayonnée ^est sensible dans les portions lumineuses de

l’écran, mais que, dans certains cas, tc maximum de chaleur existe en dehors de la partie lumineuse, ^du

coté du _l’onze.

Pour les premiers observateurs du phénomène,

lt’lui-ci était complexe; ^{une émission} de chaleur

accompagnait ^{une émission de lumière,} mais était distincte de celle-ci, ^ct constituait ^une action parasite

d’une autre nature’.

On disserta beaucoup ^{sur les} rapports possibles ^du

ces deux actions : ^{on en} donna même une théorie llla-

thématique. ^en partant de certaines hypothèses. ^Et, après ^{les travaux de Fresnel, le} grand géomètre ^Cau- chy rechercha par le calcul des propriété ^{Ele cette}

chaleur rayonnée ^{dalb le} spectre, ^en appuyant ^ses

équations ^{sur une} hypothèse qui lui paraissait ^évidente.

« Puisque, ^dit-il, les vibrations transversales de l’éther

représentent ^{la lumière, il ne reste,} pour représenter

la chaleur que les vibrations longitudinales. ^{» Les} géomètres ^ont parfois ^de singulières ^évidences.

Ajoutons, pour n’y plus ^revenir, que les vibrations

longitudinales de l’éther ont été invoquées. ^{dans le}

cours du dernier siècle, _presque ^;1 t’occasion de tout

phénomène ^de l’optique ^dont l’explication paraissait

difficile dans les théories ordinaires; les rayons catho-

diques, les rayons X ^et bien d’autres leur ont été tour à tour attribués en attendant qu’on ^{en eût établi une}

théorie plus satisfaisante. Pour le moment, elles ^sont

sans emploi, ^et prêtes ^{à servir au} premier phénomène

d’une explication ^difficile.

En 1838, la découverte de la photographie ^élargit

encore notre connaissance de la lumière. A ses effets

déjà ^{connus, vint} s’ajouter ^{une action} chimique, par-

ticulière, ^{il est} vrai, ^{et dont} l’extension ne fut recon- nue que plus ^{tard. Comme} pour la chaleur accompa- gnant ^la lumière, ^{on constata} que ^cette action dépasse

le spectre, ^{mais cette} fois de 1 autre côté, ^{au delà du} violet, ^alors qu’elle ^est extrêmement faible lorsqu on s’approche du rouge. Au spectre ^{lun1ineux et au} spee- tre calorifique déjà ^connus s’ajouta ^{alors un} spectre chimique, que les physiciens n’hésitèrent pas ^{à consi-} dérer comme distinct des deux autres, ^{et cette} sépa-

ration du rayonnement ^{solaire en} trois entités de nature distincte persista jusqu’à ^une époque ^récente.

On ^ne chercha pas, toutefois, ^à expliquer ^le spectre photographique par des vibrations d’une direction

encore inutilisée ; il aurait fallu admettre des vibrations

obliques ; ^{on se borna} a marquer la différence de nature des radiations observées, ^en quoi les physiciens ^firent

preuve d’une louable sagesse.

Cependant, dès l’année 1833, Ampère ^s’était

demandé si réellement les deux rayonnements déjà

connus alors sont de natures différentes; il avait très

judicieusement ^{insisté sur le} l’ail que tes différences

peuvent ^{exister dans le} récepteur ^{seul et non} point

dans la cause des effets constatés. Mais l’indication

qu’il donna devencait tellement son époque qu’elle passa complètement inaperçue. t)te lois de plus, ^tes physiciens s’étaient laisse prendre ^aux apparences, comme, bien des siècles auparavant, il avaient envi-

sagé séparément ^les vibrations lentes des lames flexi- bles et les vibrations rapides des cordes sonores; l’0153il teur révélait les premières, l’oreille les secondes, et cela constituait pour ^{eHB une} différence fondamen-

tale. Qui sait si nous ne sommes pas, aujourd’hui en-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190400101009700

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core, les jouets inconscients de semblables illusions ?

Cependant la recherche expérimentale, poussée ^avec

minutie et système ^{enserra bientot} 1 esprit ^{des savants}

dans un cercle de possibilités ^{si restreint} qu ils ^ne purent plus échapper ^{à une} conclusion qui ^nous parait aujourd’hui ^{évidente. La} découverte des raies obscures dans le spectre ^{solaire, dont} Fraunhofcr donna pour la première ^{fois une} image détaillée, ^{mais dont} quelques-unes ^{étaient connues bien avant} lui, ^créait des jalons précis ^{donnant aux} recherches un caractère vraiment métrologique, ^{et non} plus ^ce caractère vague

d’appréciation ^des intensité3 par des récepteurs ^divers.

Alors, ^{au lieu de constater des} divergences ^{dans les}

effets observés le long ^du spectre, ^{on reconnut une} identité rcmarquable : les raies obscures étaient des raies froides, ^elles étaient aussi des raies inactiniqucs.

Il résultait de cette coïncidence l’évidence d’une

parenté ^entre les trois faisceaux considérés jusque-là

comme distincts ; leurs lacunes étant les mêmes, ^on

échappait diflicilement à la notion de leur identité. Les

expériences ^de réfraction, ^de réflexion, ^de dispersion,

de polarisation montrèrent que toujours, ^{et dans}

toutes leurs manifestations, les trois effets se suivent

et se superposent ^{dans toute la} région ^du spectre ^où.

la sensibilité des instruments employés permet ^d’en

rcconnaitre la présence silnultanée ; ainsi, ^la croyance à l’identité se transforma _peu u peu ^{en une convic-} tion profonde. ^Il n’y ^{a, en fait,} qu’une espèce ^de radiations ; ^les récepteurs ^{seuls yarient et} font croire à une divergence ^de propriétés ^{sans réalité aucune.}

Passons quelques intermédiaires, ^{et nous caracté-}

riserons entièrement ^une radiation _par ses paramètres

naturels : la fréquence ^{de la} vibration à laquelle ^elle correspond, ^{son intensité} (ou ^son amplitude ^{si nous} adoptons ^une analogie mécanique), ^{son état de} pola-

risation. En dehors de ces trois paramètrcs, ^{les radia-}

tions ne possèdent ^aucune propriété qui permette ^de

les distinguer ^et qui ^{ne soit} déjà suffisamment com-

prise ^{dans ces} qualités fondamentales.

En général, ^{dans toutes} les directions perpendicu-

laires au ravon lumineux, c’est-à-dire dans tous les

sens de la surface de l’onde, ^{la radiation est douéc des}

mêmes qualités ; ^au contraire, ^{dans certains cas} par- ticuliers, ^{et soit en raison de} propriétés particulières

de la source de la radiation, ^{soit en} raison des actions subies en cours de route et qui ^l’ont organisée, ^la

vibration est plus ^ou moins concentrée autour d’un

plan déterminé. La radialion ^est alors polarisée.

Lorsque ^les directions sont indifférentes, ^on pourrait,

par ^une analogie ^{évidente aBl’C} l’organisation ^{de la} matière, dire que la radiation ^est amorphe.

En parlant ^{de la} fréquence ^des vibrations, ^{nous les}

avons supposées périodiques : pendant longtemps, ^{on n’a}

pas ^connu de radiations échappant ^{a cette condition.}

Des radiations récemment découBertes ont trouvé leur

explication dans le défaut de périodicité, c’est-à-dire

dans le f’ait qu’ellcs existent à l’état de trains d’ondes isolés sans période caractérisée.

Les radiations dont nous nous sommes occupés jus- qu’ici ^{ont même} origine ; ^{elles sont} émises par les corps qui ^nous environnent, ^{et sont d’autant} plus

abondantes _{que la} température ^{de ces derniers est} plus ^élevée. Mais elles n’existent pas seules. ^{Dans la} forlnule analytique condensant la loi des actions élcc-

trodynamiques ^{de W. Weber, l’un des termes contient}

un coefficient de la nature d’une vitesse, ^{et la valeur} numérique ^{de cette vitesse fut trouvée,} par Kohlrausch

et Webcr, ^{de l’ordre de} grandeur ^{de celle de la}

lumière. Cette indication eût pu ^mettre Weber sur la voile d’une gigantesque synthèse, s’il n’avait pas ^envi-

sagé ^comme certaines les actions à distance sans inter- vention d’un milieu ambiant. :Maxwell, développant

les idées de Faraday, ^devait jeter ^un regard plus pro- fond sur la réalité des choses. La théorie qu’il ^donna

des phénomènes ^de l’électromagnétisme le conduisirent à définir une certaine grandeur, ^{de la nature d’une} vitesse, ^et identique, ^{en somme, au} coefficient de la formule de Weber 2013 rapport ^{des unités} électro-ll1a-

gnétique ^et électro-statique ^de quantité d’électricité.

Cette constante étant, aux erreurs d’expérience près, égale ^{â la vitesse de la lumière,} llaxwell admit provi-

soirement cette identité ; et, ^comme la valeur dont il

s’agit représente, dans les idées du grand physicien, ^la

vitesse de propagation des actions électro-dynamiques,

Maxwell admit _que ces actions se répandent ^{dans l’es-}

pace ^avec la vitesse de la lumière.

Le développement ultérieur de ces vues si hardies

est classique, ^bien que datant ^à peine ^d’une quin-

zaine d’années. Les oscillations rapides ^des charges électriques, produitcs dans les conducteurs avec une

très grande rapidité par Hertz, permirent de réaliscr des efl’ets d’induction oscillatoire de période ^relative-

ment courte au voisinage des conducteurs où se pro-

pageaient ^les décharges; ^ces ondes d’induction qui

traversent l’espace devinrent dès lors maniables, ^{et on} put démontrer directcmcnt (Blondlot, Trowbridge) qu’elles ^se propagent ^{avec la vitesse de} la lumièrc. Ce n’était donc plus sur une vue profonde ^de l’esprit que

se fondait l’idée de la similitude de nature entre les ondes lumineuses et les ondes d’induction électrique,

mais bien ^{sur une} colnparaison directe de leur pro-

priété fondamentale. D’ailleurs tous les autres phéno-

mènes élémenlaires que présentent ^les ondes élec-

triques : réfraction, réflexion, polarisation, ^double réfraction, ^furent rapidement identifiés avec ceux que l’on avait depuis longtemps ^étudiés pour ^la lumière,

et il n’est pas de physicien qui ^doute aujourd’hui ^de

l’intime parenté qui ^{existe entre les} radiations éi»a-

nées des corps incandescents, ^{et celles} qui ^sont

envoyées ^dans l’espace par l’oscillation rapide ^des

charges électriques. ^{Entre ces} nouyelles radiations et

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celles _{que 1 on} connaissait autrefois, il n’existe qu une

différence de degré ; ^{celles-ci sont} rapides, ^{car leur} fréqucncc ^se compte par trillions ^ou quatrillions ^dans

une seconde, ^{les autres sont} lentes, ^{et ne se succè-} dent, ^{dans une} seconde, qu’au ^{nombre de millions ou}

de milliards au plus.

C’est pour ^cette raison, ^et _pour ^{cette raison} seule, que les apparences des instruments asservissant ces

diverses vibrations sont très différentes. Tandis qu’un

miroir destiné a réfléchir la lumière doit avoir une

surface très unie, ^{un miroir} pour ^les ondes électriques peut possédcr ^{une structure} grossière; ^{si des} points

voisins présentent ^{entre eux des} différences de niveau de l’ordre du millimètre ou même du centimètre, ^le

miroir n’en est pas mous bon. En revanche, ^ses dimensions doivent être grandes, ^sous peine ^{de ne} produire que des phénomènes extrêmement diffus. La structure très fine d’un cristal est nécessaire pour

produire ^{la double} réfraction de la lumière; ^{celle des} ondes électriques ^{est obtenue au travers d’un tronc de} bois, ^d’une pile ^de papiers, ^{ou de tout milieu} pré-

sentant une symétrie plane ^{du même ordre de} grandeur.

Par ces expériences, par les réflexions qu’elles ^ont suggérées ^ou qui ^{les avaient} provoquées, ^{un pas im-}

mcnsc a été franchi. Limité jusque-là ^aux fréquences

des vibrations encore suffisamment intenses des

sources moléculaires qui engendrent ^{les radiations}

mesurables, ^le spectre s’est élancé d’un bon jusqu*aux périodes ^les plus ^lentes, jusqu’aux longueurs ^d’onde

infinies; ^et plus ^encore peut-être que ^cet élargisse-

mcnt numérique ^et pour ainsi dire formel de ^notre connaissance du spectre, l’intervention d’une source

nouvclle, entièrement différente de cclle que seule on

avait su voir n l’ocuvre depuis que l’homme est con-

scient de son observation, est Yl’nue briser déiinitiBc- ment les vieux cadres dans lesquels était enfermée l’ancienne optique.

Telle est, rapidement ^{t résumée,} la marche suivie dans la conception ^de plus ^en plus large, ^de plus ^en plus complète, ^de plus ^en plus ^{unitaire, de ce} qu’est

une radiation. Tour à tour, les apparences auxquelles

on s’était attaché ont été abandonnées pour les réa- lités. Les radiations de même source, que 1 on diffé- renciait autrefois ^en raison de leurs actions sur des

récepteurs ^{divers, sont devenues} identiques, ^{et â côté}

d’elles sont venues se ranger des radiations d’une autre origine, ^{liées à des} phénomènes ^{d’un tout autre} ordre, d’une apparence extérieure absolument diffé- rente, ^{mais dont} l’étude a révélé les plus grandes analogies ^{avec celles} qui ^émanent des corps incandes-

cents. Cependant ^leur origine électrique ^{se trahit en}

nlaïnte occasion ; ^elles engendrent ^une induction dans les circuits; ^{leurs miroirs sont les} corps bon conduc-

teurs de l’électricité, ainsi que le ^veut la théorie dé-

veloppée déjà par Maxwell, alors que, pour la lumière

proprement dite, ^cette propriété ^{des matières} qu’elle frappe ^{semble, sinon} indifférente, ^{au moins tout à fait} secondaire. Il semble qu’il y ^{ait là, comme en beau-}

coup d’autres endroits de l’étude des radiations lumi-

neuses ou électriques, d’inconciliables divergences,

bien faites pour accréditer l’idée _{que leur} similitude

est inconlplète, ^et que leur ^commune théorie, ^{ne re-} pose que ^{sur une} géniale illusion. Une étude plus

minutieuse de ces diBergences ^nous cunvaincra mieux

de leur identité. (A suivJ’c.)

Ch.-Ed. GUILLAUME, Directeur adjoint du bureau international

des poids et mesures.

Conséquences hypothétiques

d’un phénomène accessoire de la radioactivité

UXE ^des questions ^les plus déconcertantes qui

U ^{se soient posées à} la suite de la découverte de la radioactivité de la matière, ^{fut de sa-} voir quelle ^{était la cause initiale de la} production ^de l’énergie nécessaire a la manifestation de ce phéno-

mène. Diflérentes hypothèses furent émises ^{sur ce}

sujet, parmi lesquelles ^nous examinerons celle qui jusqu’à présent ^semble s’accorder le mieux avec

certains phénomènes accessoires de la radioactivité,

connus aujourd’hui. ^{Dans cette} hypothèse, qui s’est appliquée particulièrement ^au radium, celui-ci serait

un élément nouveau en voie d’évolution. Si nous rele-

vons cette hypothèse ^au détriment des autres, c’est

qu’elle ^a trouvé des arguments puissants ^{dans les}

dernières expériences faites par MM. Curie ^et Dewar1 d’un côté, et Sir W. Ramsay2 de l’autre.

Dans la première ^{des deux} expériences que ^nous citons, ^{MM. Curie et} Dewar avaient enferme dans une 1. DEWAR et CURIE. Comptes ^{rendus rlE’ 1 Academie des}

Sciences, 1. CXXXVIII. p. 910, 23 janvier ^1904.

2. Sir lt, RAMSAY. Comptes ^{rendus de} l’Academie dcs

Sciences, ^L CXXXVIII, p. 1388, ^G juin ^1904,