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L'électricité
Décharges électriques dans les gaz raréfiés
Vers 1838, FARADAY s'intéressa aux décharges électriques dans les gaz raréfiés et mis en évidence les phénomènes qui se produisent lorsque la pression baisse dans une enceinte de verre.
- à la pression atmosphérique, l'étincelle jaillit entre les deux électrodes si la tension est suffisante (par exemple 100 000 Volts pour une distance inférieure à 6 cm),
- lorsque la pression est de quelques cm de mercure (cm de Hg), une belle effluve violette traverse le tube. FARADAY et DELARIVE constatèrent qu'un aimant déviait cette effluve.
- entre 2 et 0,5 mm de Hg, des anneaux se forment le long du tube (stratifications d'ABRIA),
- vers 0,5 mm de Hg, deux zones lumineuses se forment dans le tube (lumière positive et lumière négative)
- au fur et à mesure que la pression baisse, ces zones diminuent,
- en dessous de 0,001 mm de Hg, le tube s'éteint.
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Cette expérience de base a suscité bien des interrogations chez les physiciens.
Heinrich GEISSLER (1815 – 1879), dont le père était souffleur de verre et fabricant de thermomètres et baromètres, réalisait vers 1850 des tubes dans lesquels il étudiait la décharge dans différents gaz à différentes pressions.
Suivant la forme du tube et la nature du gaz enfermé, l'effet visuel était très différent et les effluves électriques pouvaient être d'une extrême beauté.
Tout ceci donnait lieu à des expériences très prisées d'un public attiré par les curiosités scientifiques, mais la compréhension des phénomènes physiques restait à apporter.
On s'interrogeait sur ces rayons électriques : était-ce des corpuscules, comme le pensait l'École anglaise, fidèle à Newton, ou bien des ondes, comme les ondes électromagnétiques, ainsi que le soutenait l'École allemande, marquée par la pensée de Hertz ?
Vers 1859, le mathématicien et physicien allemand Julius PLUEKER (1801-1868) s'était intéressé lui aussi aux effets lumineux des décharges électriques dans les gaz à basse pression et avait observé les rayons émis par la cathode d’un tube à vide.
Il avait utilisé une électrode négative chauffée (cathode) et étudié les variations des effets de lumière selon les différents degrés de raréfaction de l’air. Il avait constaté une fluorescence verdâtre du verre.
Il avait alors pensé que la cathode émettait un rayonnement électrique car s’il interposait un objet, il obtenait une ombre.
Son élève Johan HITTORF (1824-1914) constata comme Delarive et Faraday que le rayonnement pouvait être dévié par un aimant.
Le passage de l'électricité dans les gaz raréfiés n'a généralement lieu qu'avec des différences de potentiel de plusieurs centaines de volts au moins et très souvent il faut atteindre 40 000 à 50 000 volts. Pour obtenir une telle tension, on utilisait le principe de l'induction électromagnétique découvert par Michael Faraday. Les premières bobines basées sur ce principe furent construites à partir de 1851 par le mécanicien et électricien allemand fixé à Paris, Heinrich Daniel Ruhmkorff (1803-1877).
Ces expériences ont été reprises et complétées vers 1890 par Sir William CROOKES (1832-1919) à l'aide du tube qui porte son nom, travaux qui ont conduit à remettre d'actualité la théorie corpusculaire des rayonnements électromagnétiques et cathodiques.
Ce rayonnement toujours issu de l'électrode négative (cathode), ne pouvait être qu'un flux de corpuscules porteurs d'électricité négative auxquels on donnera le nom d'électrons.
Elle est à la base du développement des théories atomiques modernes, de la découverte des rayons X, de l'invention des lampes de TSF et du tube cathodique base de la télévision.
carte de premier jour d'émission
Maurice de Broglie (1875-1960) physicien des rayons X
Mais ça c'est une autre histoire qu'il serait bien difficile de traiter ici.
Moteur porte -tubes de Geissler
J. L. Fradet 2006
Le tube est alimenté par la Haute-Tension d'une bobine de Ruhmkorff à partir des bornes noires. Le moteur est mis en rotation à l'aide d'une pile branchée aux bornes jaunes. En tournant, le tube allumé produit de très jolis effets colorés.
Merci à Jean-Luc Fradet qui m'a transmis cette superbe image d'un moteur porte tube et m'a autorisé à la publier.