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Etablissement : Lycée Saint-Sernin (31)
Ville : Toulouse
Discipline : Electricité dynamique
Typologie : Didactique
ÉCHELLE DE VIDE D'APRÈS CROSS

Loi ou Phénomène : Influence de la pression d’un gaz sur les effets lumineux obtenus par décharge électrique dans ce gaz raréfié.

Description : Il s’agit de six ou sept tubes à décharge remplis d’air à des pressions différentes et munis de deux électrodes à leurs extrémités. Ces tubes sont fixés verticalement ou horizontalement sur un support vertical noir.

Expérience :
Constructeur : BIANCHI
Les effets lumineux sont encore plus remarquables lorsque cette expérience est menée dans l’obscurité.
On alimente ces tubes les uns après les autres ou bien simultanément, à l’aide d’une bobine de Ruhmkorff (voir la fiche correspondante). On observe que :
- dans le tube où la pression de l’air est d’environ 10 mm de mercure, la décharge produit une lumière en forme de bande bleue ;
- dans le tube où la pression de l’air est d’environ 1 mm de mercure, la décharge produit une lumière qui remplit tout le tube ;
- dans le tube où la pression de l’air est d’environ 0,3 mm de mercure, la décharge produit une lueur bleue-rosée dans la région de l’anode, une zone d’ombre puis une lueur bleue à partir de la cathode ainsi qu’une faible fluorescence de la paroi de verre du tube ;
- dans le tube où la pression de l’air est d’environ 0,05 mm de mercure, le tube est parcouru par une lueur bleue présentant des stratifications, c’est-à-dire des parties alternativement brillantes et obscures. La fluorescence verte du verre devient plus nette ;
- dans le tube où la pression de l’air est d’environ 0,005 mm de mercure, le tube est parcouru par une lueur bleue striée et beaucoup moins brillante que dans le tube précédent. La fluorescence de la paroi est encore extrêmement forte ;
- dans le tube où la pression de l’air est d’environ 0,001 mm de mercure, la lueur bleue est à peine visible. En revanche, la paroi toute entière du tube est fluorescente ;
- dans le tube où la pression de l’air est inférieure à 0,001 mm de mercure, c’est-à-dire dans lequel règne un « vide absolu » (lycée Zola), le tube s’éteint et la fluorescence verdâtre du verre disparaît.
Cette lueur s’expliquerait par le fait que les électrons émis par la cathode circulent à très grande vitesse dans le tube. En percutant les atomes du gaz, ils en arrachent des électrons. Les ions ainsi formés sont excités et reviennent dans leur état fondamental en libérant de l’énergie sous forme lumineuse. La présence des stries n’est à ce jour pas encore expliquée.
A cette lueur, se superpose souvent la fluorescence du verre surtout s’il contient de l’uranium (les électrons excitent des atomes du verre qui recouvrent leur état fondamental en émettant une lumière fluorescente). Selon la nature du verre, les trois caractéristiques de la lueur varient.

Remarque : Année inventaire : 1888
Support à tubes de chez Breguer, Paris

- Le tube à décharge à deux électrodes (voir la fiche correspondante) permet également de visualiser l’influence de la pression sur ces effets lumineux. L’avantage de l’échelle de vide est que ces effets sont visibles tous en même temps. L’avantage du tube à décharge est que la pression est progressivement diminuée, ce qui permet de visualiser tous les changements successifs d’aspect de ces lueurs.
- Les effets lumineux des décharges électriques dans d’autres gaz raréfiés que l’air, sont visibles en utilisant des tubes de Geissler (voir les fiches correspondantes).

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