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CHRONIQUE ET CORRESPONDANCE 



§ 2. — Physique 



Rayonuemcnt thei'niÎQue et luminescence. 



— Ce fut dans le seul désir de donner une base théo- 

 rique à sa découverte du renversement des lignes spec- 

 trales, et par conséquent à la production des lignes de 

 Fraunhofer, que Kirchhoff entreprit ses recherches 

 sur le rapport entre l'émission et l'absorption. Et 

 comme la conséquence qualitative de cette loi s'est 

 trouvée vérifiée pour un grand nombre de sources 

 lumineuses gazeuses, on a admis pendant longtemps 

 que toutes ces sources devaient satisfaire aux exi- 

 gences de la loi de KirchhofT, les différentes méthodes 

 employées pour rendre les gaz incandescents n'étant 

 que différents moyens en vue du même but, celui de 

 produire la haute température qu'exige l'émission de 

 lumière. 



Mais, progressivement, on s'est rendu compte que, 

 dans un grand nombre de cas, les conditions de 

 Kirchhoff ne sont pas remplies. Et c'est ainsi qu'on a 

 fini par distinguer deux variétés de processus de 

 rayonnement : les processus où les conditions de la 

 loi de Kirchhoff sont remplies {rayonnement llievmique) 

 et ceux où elles ne le sont pas [luminescence). Dans un 

 récent Mémoire', .M. E. Pringsheim a discuté la ques- 

 tion de savoir jusqu'à quel point il est possible de 

 tracer une ligne de démarcation entre le rayonne- 

 ment thermique et la luminescence. 



On sait que la loi de Kirchhoff est représentée par 

 l'équation : 



où ev.T et a,,T signifient respectivement le pouvoir émissif 

 et absorbant d'un corps quelconque pour des rayons 

 ayant la longueur d'onde X, à la température T, tandis 

 que EiT signifie le pouvoir émissif du corps absolument 

 noir pour la même longueur d'onde et la même tem- 

 pérature. Lorsque cette équation n'est pas réalisée, 

 nous avons sûrement affaire à un phénomène de lumi- 

 nescence ; dans le cas contraire, nous pouvons admettre, 

 sinon avec une certitude complète, du moins avec la 

 plus grande vraisemblance, qu'il s'agit d'un rayonne- 

 ment thermique. 



La fluorescence des gaz, l'émission du spectre de 

 résonance découverte récemment par Wood sont incon- 

 testablement des phénomènes de luminescence. Quant 

 aux méthodes électriques servant à produire les spec- 

 tres des gaz, la chose est moins claire et a donné lieu 

 à d'innombrables discussions. Tout le monde est 

 aujourd'hui unanime à reconnaître que, dans les 

 tubes de Geissler, le rayonnement doit être ramené à 

 la luminescence. Dans le cas de l'étincelle électrique 

 et dans celui de l'arc lumineux, les conditions sont 

 encore plus compliquées car, en plus de processus 

 électriques et thermiques, on se trouve en présence de 

 transformations chimiques. Même dans le cas de gaz 

 rendus incandescents par la flamme ou de gaz ren- 

 fermés dans des tubes clos et rendus lumineux par 

 réchauffement, il semble qu'on ait affaire à. des 

 phénomènes de luminescence. Pringsheim a montré 

 (1892) que l'émission ne s'observait que lorsque des 

 transformations chimiques s'accomplissaient dans le 

 tube échauffé. King, qui a pu, dans un four éleclrique, 

 chauffer les vapeurs à des températures deS.OOO", pense 

 (|ue la plupart des lignes observées naissent par rayon- 

 nement thermique, mais que quelques-unes sont dues 

 à la fluorescence. Hemsalechetde Watteville ramènent, 

 de même, à des transformations chimiques la produc- 

 tion du spectre dans le cône de combustion bleu de la 

 flamme de Bunsen et en partie aussi dans la flamme de 

 l'hydrogène. Bauer a également émis l'opinion que les 

 processus lumineux qui ont lieu dans le cône de la 



S:icaU;i, mars I9i:!. 



llamnie de Bunsen reposent sur la luminescence. Et, 

 d'un autre côté, ' les observations de Beckmann et 

 Waentig montrent que, dans les autres parties de la 

 flamme de Bunsen, l'émission de vapeurs de métaux 

 rendues éclairantes est influencée, elle aussi, essentiel- 

 lement par des processus chimiques. 



Les expériences précédentes permettent seulement 

 de se rendre compte, d'une façon approchée, si les 

 conditions de Kirchhoff sont remplies ou non. Mais, 

 depuis qu'on a découvert les lois du rayonnement noir, 

 il est devenu possible de soumettre la validité de la 

 loi de Kirchhoff à une investigation expérimentale 

 directe et exacte. 11 suffit de mesurer «,t et s),t pour le 



e\T 

 gaz rayonnant et de voir si le quotient - — est égal à 



l'émission du corps noir à la même température. 11 

 existe une autre méthode plus commode, qui repose 

 sur le renversement des lignes spectrales à l'aide d'un 

 corps noir ou d'une autre source lumineuse dont la 

 « température noire » est connue. .Si la loi de Kirchhoff 

 est applicable, les lignes spectrales doivent dispa- 

 raître, c'est-à-dire n'être visibles ni comme lignes 

 claires ni comme lignes renversées, à condition que la 

 température noire de la source lumineuse renversante 

 soit exactement égale à la température du gaz lumineux. 

 Les expériences de Féry, Kurlbaum, Schulze, Bauer ont 

 montré qu'en tenant compte des erreurs inhérentes à 

 l'expérience, la loi de Kirchhoff s'applique avec une 

 exactitude très approchée aux vapeurs de métaux ren- 

 dues lumineuses dans la flamme de Bunsen. 



Pringsheim a été conduit à émettre une théorie 

 pour mettre d'accord ce fait que les vapeurs de mé- 

 taux rendues lumineuses dans la flamme de Bunsen 

 obéissent à la loi de Kirchhoff avec ses expériences 

 antérieures, d'après lesquelles les vapeurs ne sont lui- 

 santes qu'au moment de la réduction chimique, et avec 

 de nombreuses autres observations qui nous montrent 

 l'émission s'accomplissant à la suite de l'intervention 

 de processus chimiques. 



Cette théorie repose sur l'hypothèse des quanta : 

 " Dans l'état d'équilibre thermodynamique, l'énergie 

 moyenne d'un résonnateur, d'un nombre de vibrationsv, 

 serait d'après Planck : 



h" 



e-pf — 1 



où h'i est le quantum élémentaire de l'énergie. Ici, 

 AT est proportionnel à l'énergie cinétique moyenne de 

 la molécule, de l'atome où de l'électron libre qui, par 

 un choc, provoque l'émission, proportionnel par 

 conséquent à l'énergie de l'impulsion excitatrice. 

 Admettons que, pour les excitations dune nature dif- 

 férente, l'énergie vibratoire moyenne communiquée à 

 un électron de dispersion dépende également de 

 l'énergie de l'impulsion excitatrice : nous pouvons, ce 

 faisant, étendre la théorie de Planck à tout processus 

 de luminescence. Pour un corps ayant une étendue 

 infinie, il se formera alors également un état de rayon- 

 nement stationnaire dans "lequel l'énergie moyenne 

 absorbée par chaque résonnateur sera égale à celle 

 qu'il émet dans le même intervalle de temps. Si tous 

 les résonnateurs étaient excités par un mécanisme 

 unique et d'après la mémo loi, l'énergie de rayonne- 

 ment moyenne d'un résonnateur serait : 



où /'(i) est une fonction de l'intensité du processus qui 

 provoque la luminescence. Cette équation a la même 

 forme que celle qui s'applique au rayonnement noir, 

 et si nous supposons /'{;) = AT,, nous aurons pour la 



source luinineusf infiniment étendue — = Ei,T, . Si le 



