d'hydrogène propulsé par collision d'un corpuscule a, parcours quadruple de celui du corpuscule, montrent que les centres du corpuscule et de l'atome doivent se rapprocher dans le choc à moins de 10-13 cm. Le rayon du noyau d'hydrogène doit donc être plus petit encore.

D'ailleurs on peut, conformément à des idées fort en faveur, donner un sens purement électromagnétique à ce coefficient d'inertie qu'on appelle la masse, et dire la masse du noyau de l'hydrogène est due à l'état de concentration de la charge électrique positive qui le constitue; c'est une masse tout électromagnétique comme celle de l'électron négatif... Ainsi définie, la masse d'une particule d'électricité serait en raison inverse de son rayon (1). Or, celle du noyau de l'hydrogène vaut environ 2000 fois celle de l'électron; donc le rayon du noyau serait 2000 fois plus petit que celui de l'électron, soit 1,4 x 10-1 cm.

L'atome d'hydrogène, le plus léger de tous et le plus simple de structure, serait constitué par un centre positif de rayon 1,4 x 10 et par un électron unique gravitant autour de lui à une distance d'environ 10-8 cm. Veut-on se le représenter à plus grande échelle? Si l'on suppose la sphère d'action grande comme le globe terrestre, de rayon moyen égal à 6370 km, le noyau positif situé au centre de la Terre aura un rayon de quelque 9 cm seulement une balle d'enfant. A la distance d'un rayon terrestre gravitera autour de ce centre un électron dont le rayon mesurerait 178 m : une grande basilique.

Les atomes de Rutherford sont donc constitués par un noyau, simple ou complexe, de masse relativement très considérable et de charge résultante positive, entouré d'un nombre variable d'électrons; telles les planètes autour du soleil.

Nils Bohr, dans le modèle nouveau ou plutôt dans la théorie nouvelle qu'il propose, conserve le même noyau central positif,

enceinte de vapeur d'eau, en employant, comme Wilson, la détente brusque entrainant condensation de la vapeur sur les ions formés par les atomes le ong de leur trajectoire.

Cf. Schaffers, Electrons, p. 36. REVUE DES QUESTIONS SCIENTIFIQUES, anvier 1903.

minuscule et pesant. Comme Rutherford, il l'entoure du système planétaire des électrons; mais il fait appel à deux principes nouveaux, pour rendre compte de la stabilité des électrons sur leurs orbites et du rayonnement électromagnétique des atomes. Voici comment.

Si l'on applique les principes de la mécanique à un atome de Rutherford, on ne voit pas comment il pourrait rayonner de la lumière sans que la fréquence des radiations qu'il émet n'augmente d'une façon continue. En effet, en cédant de l'énergie au milieu environnant, ce qui ne peut se faire qu'en perdant de leur vitesse, les électrons devraient se rapprocher progressivement du noyau central qui les attire. Ils ne peuvent donc continuer à se mouvoir sur la même orbite, mais ils doivent décrire des spirales rentrantes avec une vitesse angulaire sans cesse croissante. La fréquence de leur révolution ou leur nombre de tours par seconde irait ainsi en augmentant indéfiniment à mesure qu'ils se rapprocheraient du noyau.

Mais alors, si le rayonnement des atomes d'un gaz luminescent est dû aux révolutions de leurs électrons, de manière qu'à diverses fréquences de révolution correspondent des rayonnements de longueurs d'onde différentes, certains atomes de la masse gazeuse émettront à un moment donné des radiations d'une telle fréquence, d'autres, d'une autre fréquence très voisine de la première, d'autres encore de fréquence plus différente, et ainsi de suite, d'après la distance où ils se trouveront, à ce moment, du centre d'attraction sur leurs trajectoires spiralées. A tout moment donc, l'ensemble des atomes d'une masse gazeuse émettrait à la fois des radiations de toutes les fréquences possibles; en d'autres termes, le gaz devrait émettre une lumière se résolvant au spectroscope non pas en raies isolées, mais en un spectre continu complet.

Aussi Bohr interprète-t-il tout différemment le phénomène de la radiation. Il applique aux mouvements des électrons périphériques une généralisation, faite par Einstein, de la théorie des quanta de Max Planck. On sait que cette théorie part du principe suivant : un résonnateur électromagnétique tel un électron en mouvement de va-et-vient périodique autour d'une position d'équilibre -ne peut absorber ou émettre d'énergie que par quantités qui sont des multiples entiers d'une certaine quantité élémentaire d'énergie, appelée quantum d'énergie.

De plus, le minimum q d'énergie que puisse émettre ou absorber un résonnateur de fréquence v, est lié à cette fréquence par

la relation générale q = hv, où h est une constante universelle, la constante de Planck, dénommée par lui-même quantum d'action. Sa valeur est, dans le système C. G. S., h6,5510-27

erg-sec.

Nils Bohr pose alors un premier principe relatif à la stabilité du mouvement des électrons atomiques.

Dans tout atome, les orbites circulaires ou elliptiques sur lesquelles circulent les électrons ne sont pas des orbites de dimensions quelconques. Ces dimensions sont déterminées par la théorie des quanta. En vertu de cette théorie, la double force vive d'un électron en giration autour d'un noyau doit être un multiple entier du quantum d'énergie, q=hv, relatif à sa fréquence (1). A chacun de ces multiples du quantum, correspond une vitesse de circulation déterminée de l'électron, et, par suite, en vertu des lois de la mécanique, une orbite de rayon déterminé (2).

(1) En réalité, c'est l'énergie totale du système atomique, noyau et électron, qui doit être multiple du quantum d'énergie. L'électron et le noyau gravitent tous deux autour de leur centre de gravité. Si l'on désigne par m et M leurs masses respectives, par d leur distance, ils décrivent autour du centre de dm dM gravité des orbites de rayons pour le M+ m2 noyau, M+ m2 ,, pour l'électron négatif. M valant environ 2000 fois m, l'orbite décrite par le noyau positif est de rayon très petit ; et l'orbite de l'électron a un rayon très peu différent de d. On ne commet donc qu'une erreur très petite en négligeant la force vive du noyau.

(2) Soit E la charge (UES) du noyau, e, celle de l'électron, d le rayon de l'orbite correspondant à une force vive égale à i fois le quantum, m la masse, v la vitesse de l'électron.

1

La condition d'équilibre de la force centrifuge et de l'attraction est :

D'autre part l'énergie cinétique de l'électron est un multiple entier du quantum relatif à sa fréquence v :

Ces orbites à un, deux, trois quanta d'énergie sont appelées orbites stationnaires.

Dans l'atome d'Hydrogène, qui ne possède qu'un seul électron satellite, cet électron devra se mouvoir sur l'une ou l'autre de ces orbites stationnaires. Dans les atomes des éléments plus lourds, le nombre des électrons qui évoluent autour du noyau est plus grand. Ces électrons pourront se répartir sur diverses orbites ou décrire à plusieurs une même orbite stationnaire.

Le second principe de la théorie de Bohr porte sur l'émission du rayonnement: toute émission de rayonnement résulte d'une modification de répartition des électrons atomiques, quand l'un, ou plusieurs d'entre eux, passent d'une orbite stationnaire sur une autre, par exemple sous l'influence d'un choc de particules a ou d'un rayonnement électromagnétique. Le passage a-t-il lieu d'une orbite plus petite à une plus grande, le système acquiert un certain nombre de quanta d'énergie; la transformation n'a pu se faire que par absorption d'énergie venue de l'extérieur; si le passage se fait d'une orbite plus grande sur une orbite plus petite, le système perd un nombre entier de quanta, et point essentiel de la théorie cette énergie, Q, perdue, de même que toute perturbation d'un champ électromagnétique en général, se propage dans le milieu sous forme de rayonnement, constitue un rayonnement électromagnétique de fréquence v, déterminée par la relation :

hv = Q(1).

Dans le cas de l'hydrogène, où il n'y a qu'un électron, la charge du noyau sera égale à e, il viendra :

Les valeurs successives du rayon d, des orbites seront :

(1) Il est aisé de calculer l'énergie rendue disponible par la chute d'un électron de l'orbite de rang k à l'orbite de rang i. D'après la note (2), page 386, l'énergie cinétique de l'électron sur l'orbite K est donnée, pour E (cas de l'hydrogène), par :

e=

Telle est la figuration des atomes de Rutherford-Bohr. Nous verrons, dans les paragraphes suivants, comment les conséquences de cette hypothèse sur la constitution des atomes rencontrent les résultats de l'expérience.

III. LES ATOMES ET LEURS SPECTRES LUMINEUX

Un gaz rendu lumineux, par exemple, au passage du courant électrique dans un tube qui le contient sous pression réduite, présente à l'analyse spectrale un spectre de raies bien déterminées et généralement très compliqué. Pour expliquer l'extrême complexité des spectres lumineux, on ne disposait, dans les anciennes théories, que des mouvements des atomes eux-mêmes, ce qui menait à une impasse. Car comment faire vibrer l'atome unique de l'Hydrogène de douze manières différentes, et l'atome de Fer de plus de deux mille manières, pour représenter leurs raies caractéristiques?

D'après Bohr, la complexité des spectres lumineux est due, non pas à la complexité de l'atome, mais au grand nombre d'orbites stationnaires variées que peuvent décrire les électrons satellites. Supposons dans un tube de Geissler des atomes d'un gaz. On sait que le courant qui traverse le tube est constitué par des électrons libres qui se déplacent de la cathode vers l'anode. Dans leur course, ces électrons vont heurter les atomes. Ils y causent des perturbations et des dislocations, l'électron libre pouvant mème payer de sa liberté celle qu'il procure à un électron satellite et rester capturé dans la sphère d'action d'un noyau atomique. Ces perturbations se résolvent en définitive en

L'énergie perdue, donc rayonnée, lors du passage d'un électron de l'orbite k à l'orbite i sera :

Et, si l'on suppose que cette énergie est émise sous forme de vibrations, la période doit satisfaire à l'équation :