Réflexion par diffusion des participes α$$1

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Réflexion par diffusion ^des participes ^{03B1 1}

Par H. GEIGER et E. MARSDEN [Université de Manchester.

Laboratoire de M. RUTHERFORD.]

Lorsque ^des particules a ^{tombent sur une surface,}

on observe une forte radiation émise par la face

frappée par les particules p. Beaucoup d’observateurs considèrent cette radiation comme une radiation secondaire, mais des expériences ^{récentes semblent}

montrer qu’elle ^est constituée principalement de par-

ticules B primaires, qui ^{se sont} difl’usées dans la matière sur une épaisseur ^telle qu’elles émergent ^de

nouveau du même côté de la surface 2 . En ce qui ^con-

cerne les parlicules ^{x, un effet} semblable n’a pas

encore été observé et on n’a peiit-ètre pas recherché

cet effet à cause de la diffusion relativement faible qui

accompagne la pénétration ^des particules ^{a, dans la}

matière3.

Les expériences ^{suivantes montrent clairement} qu’il ^existe cependant ^{une réflexion} par diffusion des

particules ^x. Quelques-unes ^des particules ^a. qui

tombent sur un plateau métallique ^{ont leur direction} changée ^{de telle façon} qu’elles émergent ^{de nouveau du}

côté de l’incidence. Pour avoir une idée de la manière dont ^cet effet a lieu, nous avons étudié les trois points

suivants :

l. La valeur relative de la réflexion sur diffë- rents métaux;

11. La valeur relative de la réflexion sur un métal pour différentes épaisseurs ;

III. La fraction des particules ^a incidentes qui ^sont

réfléchies.

La méthode des scintillations ^a été employée ^dans

toutes ces expériences pour ^observer les particules

réfléchies. Les détails de cette méthode ont été décrits dans des notes de Regener 4, ^et Rutherford ^et Geiger ^5.

La quantité ^de particules réfléchies étant très faible,

il était nécessaire d’avoir ^une source très intense de rayons ^{x. Nous avons} employé ^{un tube} semblable à celui qui ^{avait convenu à 1’tin de nous dans des} expériences de diffusion’. Cette source est constituée par ^un tube de verre AB étiré en pointe ^et rempli d’émanation, l’extrémité B de ce tube étant rendue

1. llémoire lu à la Société Royale de Londres. Communiqué

par M. Rutherford.

2. YOY SCHMIDT, Jahrbuch der Radioaktivitat und Electro- ni k, 5 41908 471.

5. RUTHERFORD, Phil. Mag ¹² 1906 ^{143: H. GEIGER.} Roy.

Soc. Proc., A-8i (1908 ^{1 î 4.}

4. REGEsER, Verc. d. D. Pfry. Ges., 10 (19081 ^78.

3. Roy. ,Soc. Proc., A-8i (1908) ^141.

6. GEIGER, Roy. ^Soc. Proc., A-81 (1908) ^174.

imperméable ^{à l’air} par ^une fenêtre de mica. L’épais-

seur du mica était équivalente ^à environ 1 cm. d’air,

de telle sorte due les particules ^a pouvaient ^traverser

aisément.

Comme il est important due la pression ^{du gaz à}

l’intérieur du tube soit aussi faible que possible, ^nous

avons purifié ^l’é-

manation suivant la méthode de Ilu- therford 1. Le tube contenait une

quantité ^d’émana-

tion équivalente ^à

enniron 20 milligr.

RaBr2 à une pres- sion de quelques

centimètres. Le Fig. 1.

nombre de parti-

cules ce traversant la fenêtre par seconde _{était par}

conséquent ^très grand, ^{et, en vertu de la faible} pression ^à l’intérieur du tube, ^les différentes espèces

de particules oc ^{des trois} produits, émanation, ^{RaA et} RaC, étaient bien définies.

L’écran S au sulfure de zinc était fixé derrière ^une lame de plomb ^{P, dans une} position ^telle qu’il ^ne pouvait ^être frappé directement par les particules ^oc.

Quand ^un réflecteur était placé ^{dans la} position ^RR,

à environ 1 centimètre de l’extrémité du tube, ^on commençait ^à observer des scintillations. En même temps l’écran brillait d’une façon appréciable par l’effet des particules B réfléchies.

On déterminait, ^au moyen d’un mir;roscope ^de

faible grossissement, le nombre des scintillations par minute sur un millimètre carré déterminé de 1 écran, pour des réflecteurs de dînèrent s métaux. On prenait

soin à ce que les différents réflecteurs fussent ^tou-

jours placés exactement dans la même position.

Un doit s’attendre à ce que le nombre des parti-

cules i réfléchies par ^une surface soit différent pour différentes directions et dépende ^{aussi de} l’angle ^d’inci-

dence. Dans notre disposition, cependant, ^nous’avons

pas observé de différences pour des angles ^variables.

Cela tenait à ce que, ^eu égard ^cl la nécessité d’avoir

1. RUTHERFORD, Phil. Mag., 12 1908 5L)O.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190900607020100

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le tube très près ^du réflecteur, r angle d’incidence variait beaucoup. ^La recherche de la variation de l’effet ^avec les angles d’incidence nécessiterait une source homogène ^de rayons ^a, parallèle ^{et très in-}

tense, ^ce qu’il ^n’est pas facile de réaliser.

La colonne 5 du tableau suivant donne le nombre de scintillations observées par minute; ^{on a} indiqué

dans la colonne 4 le rapport ^au poids atomique, ^et

on voit que ^ce rapport ^{décroit avec le} poids atomique.

Le plomb ^{semble être une} exception qui peut ^ètre due à la présence d’impuretés ^{de faible} poids ^ato- mique.

Même en l’absence de tout réflecteur on observait environ une scintillation _par minute. Il était facile de montrer que ^{cet effet} était dîi à la réflexion sur l’air que les particules a traversent. Les nombres de ce

tableau sont corrigés ^{de cet effet.}

Il est intéressant de remarquer ici que pour les

particules B, le nombre des particules réfléchies décroît aussi avec le poids atomique du réflecteur 1. Mais tan- dis que pour les particules le nombre des particules

réfléchies pour l’or ^est seulement environ deux fois celui pour l’aluminium, pour les particules a, ^{le même}

rapport atteint environ la valeur 20.

II. Nous avons déjà fait remarquer que la réflexion par diffusion des particules ^{a e;t une} conséquence ^de

Fig. ^2.

leur diffusion. Il en résulte que le nombre des parti-

cules réfléchies doit varier avec l’épaisseur ^{de l’écran}

réfléchissant. L’or pouvant ^{être obtenu en feuilles}

1. MC CLELLAND, Dublin Trans., ⁹ (1906) ^9.

très minces et d’épaisseur ^uniforme, nous avons

employé ^des réflecteurs formés d’un nombre variable de ces feuilles. Chaque feuille était équivalente, ^comme pouvoir ^{d’arrêt, à environ 0,4} millimètre d’air. Il était nécessaire de placer les feuilles sur des plaques

de _verre, mais le nombre des particules ^réfléchies

par le ^verre lui-même était très faible vis-a-vis du nombre relatif à une feuille d’or. La courbe donne le résultat des mesures.

Le nombre des scintillations dues à la réflexion sur

l’air est retranché de chaque ^lecture. Le premier point

de la courbe représente ^{le nombre} de scintillations observées pour ^une plaque ^{de verre} employée ^seule

comme réflecteur; ^{le dernier} point (marqué 50)

donne le nombre de scintillations avec une lame d’or

épaisse.

Cette courbe est semblable à celle qui ^{a été} déjà

obtenue pour la réflexion ^des particules p ^{1. Elle}

montre clairement _{que la} réflexion n’est pas ^{un effet} de surface, ^{mais un effet} de volume.

Relativement à l’épaisseur d’or que la particule x

peut traverser, le phénomène ^est confiné dans une

pellicule relativement mince.

Dans nos expériences, la moitié environ des parti-

cules réfléchies provenaient ^d’une pellicule ^d’une épaisseur équivalente à 2 millimètres d’air. Si l’on considère la vitesse et la masse de la particule ^{a, il}

semble surprenant que ^certaines particules x, ^comme

l’expérience le montre, puissent ^{être déviés à} angle

droit et même plus, ^à l’intérieur d’une pellicule ^de

6 X 10-5 centimètre d’or. Pour produire ^{un effet}

semblable par ^un champ magnétique, il faudrait le

champ considérable de 10-9 unités absolues.

111. Dans une dernière expérience ^nous avons déter- miné le nombre total des particules réfléchies. Le tube à émanation em-

ployé ^{dans les} expé-

riences précédentes ^ne

convenait pas pour cette expérience, ^d’a-

bord à cause de la dif- ficulté de déterminer correctement le nom-

bre des particules ^ot

sortant du tube, ^en- suite, ^{à cause des dif-}

Fig. 3.

férentes espèces ^de particules ^{« des trois} produits :

émanation, ^{radium A et} radium C. Aussi avons-nous

employé comme source radiante, du radium C déposé

sur un plateau de faibles dimensions. Le dispositif représenté par la figure ^{était tel} que les particules x provenant ^du plateau ^{A tombaient sur} le réflecteur de

platine, ^d’un centimètre carré de surface environ,

1. Mc CLELLAND, Phil. Mag., ⁹ (1905) 230; ^{Ann. d.} Phys.,

18 (1905) ^974: SCHMIDT, ^{Aitn. d.} Phys., ²³ (1907) 674 ; Phys.

Zeit., 8 (1907) ^737.

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sous un angle de 90°. Les particules réfléchies étaient

comptées ^en différents points de l’écran S.

Nous n"avons trouvé aucune variation appréciable

de ce nombre ^avec des anglets différents d’émergence ;

nous en avons déjà ^{donné La raison.}

La quantité ^{de radium C} déposé ^{sur le} plateau ^était

déterminée par ^son activité en rayons y. En supposant

que 3,4. 1011) particules ^snnt émises par seconde _par

une quantité ^{de Ra C} équivalente ^à 1 gr. de radium 1,

on déterminait le nombre des particules ^ce émises par seconde _{par le} plateau actif. Le nombre de ces parti-

cules tombant sur le réflecteur de platine ^{était facile-}

ment calculé en fonction de sa distance et de sa sur-

face. Pour déterminer le nombre total des particules

réfléchies, ^{on a admis} qu’elles étaient uniformément distribuées sur une demi-sphére ayant le milieu du réflecteur comme centre.

Trois déterminations différentes ont montré que, dans les conditions indiquées, ^{environ 1 sur 8000 des} particules incidentes était réfléchie.

Une expérience spéciale ^{faite à faible} pression ^a

montré que dans le ^cas de l’incidence rasante le nombre des particules réfléchies sous un très petit angle ^sur le réflecteur est bien supérieur ^{au nombre}

calculé d’après ^le rapport ci-dessus. Cette diffusion

tangentielle ^{a une} importance considérable dans quel-

ques expériences ; par exemple, ^{si les} particules provenant ^{d’une source} radioactive sont canalisées

dans un tube de verre de longueur ^{notable, les con-}

ditions sont très favorables à cet effet. Le nombre des scintillations comptées ^{sur un} écran fixé à l’autre extrémité du tube se compose ^{non seulement} des particules frappant 1 écran directement mais aussi de celles qui ^{ont été} rétléchies par les parois ^{du tube}

de verre.

l,a correction relative à ^ce dernier effet peut ^être appréciable, ^{et serait encore} plus grande ^{dans le cas}

d’un tube de métal. Dans les expériences ^{de Ruther-}

ford et Geiger ^{cet effet ne} pouvait influencer le résul- tat final, ^le dispositif ^étant tel que les particules ^réflé-

chies ne pouvaient pénétrer dans la chambre d’ioni- sation grâce ^{à un} étranglement ^{du robinet d’arrêt.}

Il semble probable que le nombre des particules

réfléchies dépend ^{aussi de la} vitesse des particules ^u

tombant sur le réflecteur. Dans notre cas, les parti-

,

cules provenant du radium C avaient encore à tra- verser un peu plus d’un centimètre d’air avant d’at- teindre le réflecteur. Les particules réfléchies avaient

encore une vitesse notable puisque, ^en interposant

une feuille d’aluminium d’épaisseur équivalente pour le pouvoir ^{d’arrêt à 0,5 cm. d’air, le nombre des scin-}

tillations comptées n’était pas changé. ^On pouvait

s’attendre à cela d’après l’expérience ^Il qui ^montrait

que les particules ^{ce sont} réfléchies dans une pellicule

relativement mince du réflecteur.

[Reçu ^{le 18} juillet 1909.]

Etude sur les suspensions ^gazeuses

Par Maurice de BROGLIE.

Regarder ^{danser les} poussières ^{dans un} rayon ^de soleil, ^{ce n’est} pas faire ^{autre chose} qu’appliquer ^aux particules ^en suspension dans l’air la méthode ultra-

microscopique par éclairage ^{latéral ; on sait les} progrès

que ^ce procédé d’observation ^a fait faire à nos con-

naissances sur les solutions colloïdales depuis que

Zsigmondy, ^{Cotton et Mouton et d’autres} auteurs ont

imaginé ^des dispositifs ^commodes pour le réaliser.

L’ouvrage de MM. Cotton et Mouton, ^{intitulé cc les} ultramicroscopes ^» contient de nombreux détails sur

les observations dans les milieux liquides; rappelons simplement ici que, dans ^ce dernier cas, ^{on a} été conduit pour l’évaluation, ^au moyen de pesées, ^des

grosseurs de grains à des chiffres allant de 5 à 100»

pour ^ne parler que des suspensions ultramicrosco-

piques.

C’est le cas où le milieu ambiant est un gaz que 1. RUTHERFORD et GEIGER, Le Radium, ⁵ (1908) ^257-264.

nous voulons envisager ^ici; nous verrons plus ^loin quelles différences il présente ^avec les milieux liquides

au point ^{de vue} qui ^{nous intéresse.}

Puccianti et yigezzïs puis Zsigmondy 2 ^{ont observé}

certaines fumées; dans la fumée de tabac par exemple

on ohtient un cône lumineux qui ^{se résout} par ^un faible grossissement ^{en un très} grand ^{nombre de} points brillants dont ces auteurs ont décrit l’allure

générale.

Modes d’observation.

L’existence même d’un faisceau visible indique ^la présence ^de particules

en suspension ^{et fournit} peut-être ^le procédé ^le plus sensible pour la révéler. Dans le ^cas des liquides

la méthode du faisceau diffusé est plus sensible que l’observation ultramicroscopique; elle révèle la struc-

1. PUCCIANTI et VIGEZZY ARCHIV. di FISIOLOGIA 1904.

2. ZSIGMONDY. ZU1’ ErkenntnÙ deI’ Kolloi’de, 1905.