A. BERTHOUD. - LA STRUCTURE DES ATOMES 



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positives aiiloiir duquel circule un seul électron, 

 le calcul peut se faire comme dans le cas de l'hy- 

 drogène et ici ét,^alement la théorie a obtenu un 

 biillantsuccès. VAlo permctde calculer plusieurs 

 séries de lignes qui ont été elTectivenient obser- 

 \ ces dans le spectre de l'hélium. Elle a même 

 conduit à corriger une erreur qui conaistait à 

 attribuer à l'hydrogène certaines raies spectrales 

 appartenant en réalité à l'hélium, ainsi que des 

 recherches ultérieures l'ont prouvé *. 



On est allé plus loin encore. La plupart des 

 lignes spectrales de l'hydrogène ou de l'hélium 

 ne sont pas simples. On peut, si on dispose 

 d'instruments suffisamment puissants, les sépa- 

 l'er en plusieurs composantes. Or, M. Somnier- 

 feld a apporté à la théorie de Bohr des perfec- 

 tionnements heureux qui permettent une inter- 

 prétation très satisfaisante de ce phénomène". 

 Sommerfeld admet tout d'abord que les orbites 



observée dans l'ultiaviolet par Ljman. On n'a pas observé 

 des séries de lignes correspondant à d'autres valeurs de t.j. 

 Si oo calcule au moyen de la formule de la note I,page58tij 

 1" col., les rayons des cercles de stabilité, on trouve : 



n, = 0,556.108 cm. «1= 8,896.108 cm, 



a., = 2,224.108 - a, = 13,90 .10« 



a.. = 5,000.108 



: 125,0 .10» 



On voit ijue ces valpurs sont du même ordre de grandeur 

 que les dimensions jitomiqnes déduites de la théorie ciné- 

 tique des gaz. Si on considiM-o qu'à la température ordinaire 

 et sous pression normale la distance moyenne des molécules 

 d'un gaz est de IG.lU-*cm. environ, on comprend que sous 

 pression normale les premières lignes de la série de lialmer 

 apparaissent seules et que pour obtenir celles de l'ultra- 

 violet, (pii correspondent i\ dos valeurs élevées de t,, il faut 

 opérer sous pression très réduite. 



1. Dans le cas de l'ion hélium (He+j, la charge du noyau 

 est égale à 2 e, et la fréquence des rayons émis est donnée 

 par la formule : 



S~-ine'' ( I I 



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?)■"©' 



On voit que Je facteur placé devant la parenthèse du der- 

 nier membre est égal à la constante de Rydberg, comme 

 dans le cas de l'hydrogène. 



Le spectre de l'hélium renferme 4 séries de lignes, qui cor- 

 respondent à des valeurs de tj respectivement égales à 1, 2, 

 3 ou 4. Les séries données par r.> in: 1 ou t., =ir 2 sont dans 

 l'ultraviolet. On peut décomposer la série correspondant 

 à T., rr; 4 en deux séries partielles. La première, qui est don- 

 née par les valeurs de r. égales aux nombres pairs, coïncide 

 avec la série de Balmer du spectre de l'hydrogène. La seconde, 

 ([ui s'obtient en remplai;ant t, par la série des nombres 

 impairs, a été découverte par Pickering dans l'étoile i;- 

 Poupe, mais attribuée d'abord à l'hydrogène. Il est démon- 

 tré aujourd'hui qu'elle appartient bien à l'hélium, comme la 

 théorie de Bohr le fait prévoir. L'n fait analogue s'est j>ré- 

 senté avec la série obtenue en remplaçant r.^ par ,'( et t, 

 par la série des nombres entiers. Attribuée d'abord à l'hy- 

 drogène, il est actuellement prouvé qu'elle est due à l'hélium 

 (Fowler). 



2. Ann. d. l'Iiysih, t. Ll, p 125(1910). 



des électrons ne sont pas seulement des cercles, 

 mais aussi des ellipses. L'énergie d'un électron 

 ne dépendant que de la longueur du grand axe 

 de son orbite, il en résulte que, dans le passage 

 d'un électron d'une orbite de grand axe donné 

 à une autre orbite de grand axe également 

 donné, la ligne spectrale émise, déterminée uni- 

 quement par la variation d'énergie, est la même, 

 quelles que soient les excentricités des ellipses 

 de départ ou d'arrivée. La même ligne spec- 

 trale est donc émise de plusieurs maniérés 

 différentes. 



Cela n'esttoutefois absolument exact que si <Jn 

 suppose constante la masse de l'électron. Mais 

 on sait que cette masse dépend de la vitesse. 

 ()r, si on tient compte des variations de la masse 

 de l'électron qui résultent des changements de 

 vitesse de son mouvement elliptique, on arrive 

 à ce résultat que les lignes spectrales correspon- 

 dant aux orbites d'excentricités différentes ne 

 coïncident pas exactement. La théorie de Som- 

 merfeld permet donc de concevoir la complexité 

 des lignes spectrales, et la comparaison des 

 résultats du calcul avec ceux de l'observation 

 montre, tout spécialement pour l'hélium, une 

 remarquable concordance. La théorie devance 

 même ici l'observation, car les composantes 

 qu'elle fait prévoir sont souvent si rapprochées 

 qu'il n'y a pas de spectrographe assez puissant 

 pour les séparer. 



Si on passe aux autres éléments, les difficul- 

 tés deviennent très grandes. Les électrons 

 répartis sur de nombreuses orbites s'influen- 

 cent les uns les autres et forment des systèmes 

 très compliqués dont on n'est pas encore par- 

 venu à préciser l'ordonnance. 11 y a des raisons 

 d'admettre qu'à mesure que le nombre des élec- 

 trons extérieurs augmente, ils constituent de 

 nouveaux anneaux, tandis que lespremiers for- 

 més subsistent sans changement quant au nom- 

 bre des électrons qui les occupent, mais non pas 

 quant à leur diamètre. On peut concevoir que 

 cette apparition périodique de nouveauxanneaux 

 d'électrons corresponde à un changement 

 périodique des propriétés qui dépendent de la 

 surface de l'atome. Si une propriété est une 

 fonction simple et non périodique de la charge, 

 il est à présumer qu'elle ne fait intervenir que 

 les électrons les plus voisins du noyau. Tel est 

 le cas du spectre de haute fréquence. 



La théorie de Bohr nous donne d'ailleurs, au 

 sujet de ce dernier, plus que cette indication 

 qualitative. Elle permet de rendre compte de la 

 loi de Moseley. Le calcul indique que les 

 lignes « de la série K résultent du passage d'un 

 électron de l'anneau ?à l'anneau i, tandis que 



