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REVUE

DES RECUEILS PÉRIODIQUES

PHYSIQUE.

LES PHÉNOMÈNES PHOTO-ÉLECTRIQUES.

L'action de la lumière sur les corps électrisés a provoque, pendant ces dernières années, des recherches nombreuses et variées. Le sujet ne semble cependant pas épuisé; nous sommes bien loin surtout de le comprendre parfaitement peut-être tentera-t-il quelques-uns de nos lecteurs. Il présente d'ailleurs un grand intérêt et une réelle importance; et on peut lui emprunter plusieurs expériences de cours et d'utiles exercices de laboratoire. Nous lui consacrerons ce bulletin, en nous attachant surtout aux expériences de démonstration.

Premières observations des phénomènes photo- électriques. La découverte de l'action de la lumière sur les corps électrisés est attribuée à Hertz (1). Le hasard la lui présenta, au cours de ses belles recherches sur les oscillations électriques, dans les circonstances suivantes.

Une bobine de Ruhmkorff est reliée à un excitateur dont les branches sont écartées jusqu'au point où les étincelles cessent

(1) WIEDEMANN 'S ANNALEN, t. XXXI, 1887, p. 983: Influence de la lumière ultra-violette sur la décharge électrique.

de se produire. Il suffit pour qu'elles éclatent de nouveau d'éclairer l'excitateur par des étincelles obtenues à l'aide d'une seconde bobine.

Opérant par élimination, Hertz ne tarda pas à reconnaître que les rayons lumineux seuls des étincelles excitatrices sont la cause de ce phénomène singulier on peut, en effet, remplacer les décharges de la seconde bobine par une source de lumière riche aussi en rayons ultra-violets. Le fait seul de cet éclairement, en dehors de toute action électrique, augmente la distance explosive; en d'autres termes, l'air illuminé par des rayons très réfrangibles laisse passer plus facilement les étincelles que celui qui ne l'est pas.

L'honneur de la première publication sur ce sujet revient sans conteste au savant allemand. Cependant, un jeune physicien français, M. Nodon, avait aperçu, deux ans auparavant, des phénomènes analogues; craignant peut-être d'avoir été le jouet d'une illusion, il avait confié le secret de ses observations à un pli cacheté, déposé, le 29 juin 1885, sur le bureau de l'Académie des sciences et qui ne fut ouvert qu'en 1889 (1). Nous y reviendrons plus loin.

La voie nouvelle, ouverte par Hertz, fut immédiatement envahie par une cohorte de physiciens.

Nous devons signaler en

Recherches de M. Arrhénius. premier lieu deux mémoires d'un savant allemand. Dans le premier (2), l'auteur rappelle d'abord ces faits connus : une colonne de gaz, traversée par un premier courant assez énergique pour la rendre lumineuse, se laisse facilement traverser par un second courant dans une direction perpendiculaire à celle du premier; certains corps, les sels haloïdes d'argent, par exemple, fortement éclairés, deviennent conducteurs; enfin les gaz sont phosphorescents au voisinage des électrodes d'un courant intense. Il base sur ces faits l'étude qu'il poursuit, dans des conditions variées, de la conductibilité de l'air phosphorescent, et cherche à établir que la conductibilité et la phosphorescence d'un gaz sont deux propriétés corrélatives.

(1) COMPTES RENDUS DE L'ACADÉMIE DES SCIENCES, t. CIX, 1889, p. 219 : Étude sur les phénomènes électriques produits par les radiations

solaires.

(2) WIEDEMANN'S ANNALEN, t. XXXII, 1887, p. 545: Conductibilité de l'air phosphorescent.

Voici des circonstances où cette corrélation semble se manifester. Les gaz chauds mais non lumineux, tels que l'air à la température du rouge ou la flamme obscure d'un brûleur Bunsen, ne sont pas conducteurs; ces mêmes gaz rendus phosphorescents deviennent conducteurs à une température beaucoup plus basse, et la flamme du brûleur devient elle-même conductrice quand on y introduit un fragment de potassium ou de sodium. Pour expliquer les résultats de ses expériences, M. Arrhenius admet que les gaz, sous l'influence des rayons ultra-violets et surtout au voisinage de la cathode, acquièrent une sorte de conductibilité électrolytique, et sont amenés à cet état par l'énergie que perdent les pôles. En discutant la théorie, il constate que M. Schuster avait observé des phénomènes analogues et leur avait donné une autre interprétation (1).

Les expériences qui font l'objet du second mémoire se rapportent plus immédiatement au phénomène découvert par Hertz (2). Un tube cylindrique court est fermé à une de ses extrémités par une plaque de quartz de 3mm d'épaisseur (3). Deux fils de platine soudés dans la paroi du tube, qu'ils traversent à une petite distance de la plaque de quartz, laissent entre eux un petit intervalle que l'on peut éclairer du dehors en faisant jaillir des étincelles entre deux pointes placées à l'extérieur du tube et très près de la plaque de quartz. Les fils de platine sont réunis à une pile de 38 éléments Latimer-Clark en passant par un galvanomètre sensible.

Tant que les étincelles éclairantes ne passent pas, l'aiguille du galvanomètre reste au zéro; dès qu'elles jaillissent, elle dévie très nettement. La déviation diminue si la plaque de quartz vient à se dépolir par l'action des étincelles; on ramène l'aiguille presque au zéro, en interposant un corps isolant peu transparent, ou en éloignant l'excitateur d'étincelles. La déviation passe par

(1) PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY, t. XXXVII, 1884, p. 317;—XLII, 1887, p. 371.-M. Schuster est revenu plusieurs fois sur cette question à la Société royale, à l'Association britannique pour l'avancement des sciences, etc.

(2) WIEDEMANN'S ANNALEN, t. XXXIII, p. 1888, p. 638: Conductibilité de l'air éclairé.

(3) Le choix du quartz, dans ces expériences et dans celles qui suivront, tient à la propriété que possède cette substance d'absorber les rayons ultra-violets beaucoup moins que le verre et d'autres corps transparents.

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un maximum, toutes choses égales d'ailleurs, quand la pression du gaz contenu dans le tube est réduite à 4 ou 5 millimètres; on n'obtient rien dans l'air non raréfié.

Recherches de MM. E. Wiedemann et Ebert. Elles ont porté d'abord sur l'expérience de Hertz reproduite dans des conditions variées (1). Voici la disposition adoptée.

Les deux branches d'un excitateur sont introduites dans un cylindre de verre et disposées parallèlement à son axe. Ce cylindre porte, au niveau des boules, une ouverture fermée par une plaque de quartz. Une lentille de quartz permet de concentrer sur l'une ou l'autre des boules de l'excitateur les radiations d'une lampe électrique placée à une certaine distance. On relie l'une des boules de l'excitateur à l'un des pôles d'une machine de Holtz; l'autre est reliée à l'autre pôle et mise en communication avec la terre par l'intermédiaire d'un tube de Geissler ou d'un téléphone.

La machine de Holtz est mise en marche : les étincelles jailissent entre les boules de l'excitateur; le tube de Geissler s'illumine, ou le téléphone parle.

On éclaire la boule reliée au pôle positif : l'aspect du tube lumineux ne change pas; le son rendu par le téléphone conserve sa hauteur.

On éclaire la boule reliée au pôle négatif : immédiatement l'aspect du tube change, le son rendu par le téléphone monte; le nombre des étincelles, dans l'unité de temps, s'est accru dans le rapport de 4 à 3 environ. La différence de potentiel nécessaire pour produire une décharge a donc diminué sous l'influence de l'illumination.

On amène les boules de l'excitateur au-dessus ou au-dessous de la plaque de quartz, en sorte que la lumière ne puisse plus les frapper qu'après avoir traversé la paroi de verre du cylindre qui les entoure : l'illumination reste sans effet.

On fait varier la nature des extrémités de l'excitateur : le cuivre, le zinc, le platine surtout donnent des effets bien marqués; le fer, l'aluminium, l'argent, des effets très faibles.

On substitue, à l'un des bouts métalliques de l'excitateur le ménisque terminal d'un liquide contenu dans un tube capillaire:

(1) WIEDEMANN'S ANNALEN, t. XXXIII, 1888, p. 241 Influence de la lumière sur les décharges électriques.

les liquides très colorés se comportent, en général, comme les metaux sensibles.

On remplit le cylindre de différents gaz sous différentes pressions: l'effet produit est mieux marqué dans l'hydrogène que dans l'air, et mieux encore dans l'acide carbonique que dans l'hydrogène. Il croît d'abord quand on raréfie le gaz jusqu'à une pression de om,03 à om,04, pour décroître ensuite si l'on continue à faire le vide. D'ailleurs l'effet maximum correspond à une pression variable avec la nature du gaz.

Les recherches ultérieures de MM. E. Wiedemann et Ebert ont eu surtout pour but de reconnaître si les effets de la lumière sur les décharges électriques conduisent à admettre, comme le veut M. Arrhénius, que, dans des conditions spéciales, les gaz acquièrent une sorte de conductibilité électrolytique (1).

A cet effet, les auteurs étudient successivement l'influence de l'éclairement sur diverses électrodes; les décharges appelées transversales; les phénomènes que manifestent les tubes de Geissler donnant les spectres des combinaisons; enfin les caractères des décharges électriques dans les flammes colorées.

La disposition adoptée pour l'étude de l'influence de l'éclairement sur diverses électrodes, à la pression atmosphérique, est celle des premières recherches. On y emploie comme électrode négative soit une pointe métallique mousse, soit le ménisque terminal d'un liquide contenu dans un tube capillaire. La lumière excitatrice est celle de l'arc électrique concentrée par une lentille de quartz.

Parmi les métaux, le platine, nous le savions déjà, se montre particulièrement sensible, surtout quand la distance des électrodes ne dépasse pas 2 à 3 millimètres dès que la lumière tombe sur l'électrode négative, le son rendu par le téléphone intercalé dans le circuit monte très nettement; il monte de plus en plus à mesure que l'écartement des électrodes diminue, et finit par dépasser la limite supérieure des sons perceptibles. En même temps, la forme de la décharge se modifie beaucoup : à l'aigrette irrégulière succède un trait brillant et rectiligne.

On constate de nouveau que l'éclairement de l'électrode positive ne produit aucun effet; et qu'il cesse d'agir en tout cas, dès qu'on en supprime les rayons ultra-violets.

(1) WIEDEMANN'S ANNALEN, t. XXXV, 1888, p. 209: Sur les décharges électriques dans les gaz et dans les flammes.

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