QUATRIÈME LEÇON

La voix humaine est un phénomène physiologique qui dëpend en même temps de la physique et de la chimie. — Le son est un mouvement particulier de la matiôre. — De la production des sons en général. — Les corps sonores. — Conditions de la propagation du son. — Propritftës particulières des sons. — Hauteur, intensité, timbre. — Vitesse du son dans les différents gaz. Vitesse du son dans Taîr libre. — Influence de rhvdrogône sur la voix humaine. — Réflexion et réfraction sonores. — Le son est un mouvement de la matiôre appartenant à la classe des mouvements moléculaires, et dû principalement à la force élastique des corps. — - Des bruits et des sons musicaux. — Dans la voix humaine et la parole, les voyelles sont des sons, les consonnes des bruits. — Les vibrations sonores. — Nombre de vibrations dans les notes de la gamme. — Intervalles musicaux. — Méthode graphique et méthode optique dans Tétude des vibrations sonores. — Le laryngoscope. — La voix humaine. — Théorie des voyelles : Donders, Helmholtz. — Différence des sons de la voix dans les différentes langues.

Messietirs» les phénomènes physiologiques sont soumis, comme toutes les manifestations du mouvement de la matière, aux lois générales de la physique et de la chimie.

La physiologie est subordonnée à la physique, comme la physique Test à la chimie, et, dans le sujet que nous étudions, nous sommes forcés de demander collaboration et secours à chacune de ces sciences.

La voix humaine n'est pas seulement un phénomène physiolo* gique ; elle est en même temps un phénomène très-directement

entre tous les solides, les corps les plus susceptibles de sonorité, mais la propriété du son dépendra encore de la forme et des dimensions de la masse.

Les gaz et les liquides, comme corps élastiques, ont aussi des propriétés sonores par eux-mêmes, mais ils ont en particulier celle de la transmission des sons produits par les corps solides.

Les corps non-élastiques et mous sont généralement de mauvais conducteurs du son et n'ont point de propriétés sonores. C'est pourquoi, dit Tyndall, on remplit l'intervalle des plafonds et des planchers avec des plâtras et toutes sortes d'objets mous, afin d'amortir le son d'étage à étage ^ Les chambres meublées ont beaucoup moins de résonnance que celles qui sont vides, à cause des tapis, des rideaux et des meubles qui, en général, sont nonseulement de mauvais conducteurs du son, mais aussi des obstacles à la réflexion.

Les corps élastiques sont donc les corps sonores par excellence, et le son se produit toujours par un mouvement vibratoire des molécules de ces corps solides, liquides ou gazeux.

« L'élasticité, dit M. Pouillet, est cette propriété de la matière qui fait que tout corps peut, sans se rompre ou se désagréger, éprouver, sous l'influence d'actions mécaniques quelconques, quelques changements dans sa structure, sa forme, son volume, et reprendre exactement son état primitif, dès que l'action mécanique a cessé d'agir *. »

Les sons se distinguent généralement en graves et en aigus. Un son grave est celui qui, par rapport à notre organe, nous impressionne d'une manière lente, comme s'il était produit par un corps lourd et volumineux, difScile à mouvoir ; un son aigu nous impressionne, au contraire, vivement et en peu de temps, nous donnant une sensation de quelque chose de petit, soutenu et susceptible d'un mouvement rapide.

La hauteur des sons est toujours en raison du nombre de vibrations sonores dans un temps et un espace donnés. Plus le son est aigu, plus ce nombre est considérable. La roue dentée de Savart permet de compter le nombre des vibrations de chaque son.

Les propriétés particulières à tout son peuvent se réduire à trois : hauteur, intensité, timbre.

« Tjndall, Le Son.

' Pouillet, Op. cit. — Fournie, Op. cit.

L*intensité d'un son, c'est-à-^ire sa force, se reconnaît dans rébranlement plus ou moins grand qu'il opère dans notre organe; on croyait autrefois que l'amplitude des vibrations sonores constituait le plus ou moins d'intensité des sons ; mais ce phénomène n'était pas bien connu. Lorsqu'on pince faiblement une corde de violon, le mouvement oscillatoire est effectivement moins appréciable que si on la pince plus fort ; mais l'intensité du son ne peut être jugée que par l'énergie du mouvement et le nombre de molécules ébranlées ; un choc plus considérable mettra toujours en mouvement plus de molécules qu'un choc faible.

L'intensité du son décroit avec la densité du fluide au milieu duquel il est produit. Ainsi Gay-Lussac avait remarqué, dans sa célèbre ascension en ballon, qu'à une hauteur de sept mille mètres, le son de sa voix se faisait à peine entendre. Selon MM. de Saussure et Tyndall, un coup de pistolet tiré au sommet du Mont-Blanc fait moins de bruit qu'un petit pétard.

D'un autre côté, on a observé que l'air comprimé augmente l'intensité du son. En remplissant des ballons avec différents gaz, on a constaté par expérience que le son produit dans ces fluides est d'autant plus intense que le gaz est plus dense. Ainsi Tair comprimé, par exemple, augmente l'intensité du son.

Tout son, bas ou haut, grave ou aigu et plus ou moins intense, a toujours une troisième propriété particulière qu'on dénomme le timbre. Un violon, une flûte, un cor qui jouent la même note et qui produisent le même son, avec la même hauteur et la même intensité, impressionnent néanmoins l'oreille bien différemment. Les sons du cor sont pleins, ceux de la flûte sont doux, ceux du violon mordants et nasillards. La différence qu'il y a entre eux est ce qu'on nomme le timbre. C'est encore le timbre qui différencie le plus les voix et qui nous fait reconnaître souvent les gens sans les voir, lorsque l'habitude nous a fioniliarisés avec le timbre de chaque voix.

Mais qu'est-ce que le timbre t

On a longtemps ignoré, en acoustique, les causes véritables de cette importante propriété du son, qu'on se bornait à constater faute d'explication suffisante. Aujourd'hui, grftce aux expériences de Helmholtz, professeur à l'Université d'Heidelberg, avec les résonnateurs qull fit construire, on peut se rendre compte de ce (diénomène.

Cependant, dès 1817, M. Biot avait entrevu le principe de la

théorie du timbre. Il disait, dans son Précis élémentaire de physique eccpérimentale :

c Tous les corps vibrants font entendre à la fois, outre les sons fondamentaux, une série infinie de sons d*une intensité graduellement décroissante. Ce phénomène est pareil à celui des sons harmoniques des cordes ; mais la loi de la série des harmoniques est différente pour les différentes formes de corps. Ne serait-ce pas cette différence qui produirait le caractère particulier du son produit par chaque forme de corps, ce qu'on appelle le timbre^ et qui &it, par exemple, que le son d'une corde et celui d'un yase ne produisent pas en nous la même sensation t Ne serait-ce pas la dégradation d'intensité des harmoniques de chaque série qui nous y ferait trouver agréables, dans leur ensemble, des accords que nous ne supporterions pas s'ils étaient produits par des sons égaux; et le timbre particulier de chaque substance, du bois et du métal, par exemple, ne viendrait-il pas de l'excès d'intensité donné à tel ou tel harmonique ? »

Les expériences de Helmholtz sont venues confirmer cette théorie ; d'après Guillemin, Biot n'aurait fait que reproduire, quoique en d'autres termes, l'hypothèse de M. Monge, l'illustre géomètre français.

Quoi qu'il en soit, nous savons aujourd'hui que le timbre d'un son tient essentiellement à la forme et en même temps à la nature du corps qui le produit, par l'influence que ces deux conditions exercent {sur le nombre et la propriété des mouvements sonores. Le timbre est donc ce caractère particulier qui résulte du nombre des sons simultanés que peut produire le même corps vibrant.

Nous allons examiner maintenant un autre côté très-important de la question, la vitesse et les conditions de la propagation du son.

Tout le monde sait que le son met un certain temps à se propager, c'estÀ<lire à arriver à notre organe l'ouKe. La détonation d'un ftisil, d'un canon, parvient à notre oreille après que nous avons vu la flamme produite par l'explosion. Il y a, entre l'un et l'autre, un intervalle sensible que nous indique la différence de vitesse entre les ondes lumineuses et les ondes sonores, et qui nous montre aussi que, selon la distance, il s'écoule un laps de

temps plus oa moins long entre la production et la perception du son.

L'air en particulier et en général tous les gaz sont les principaux yéhicules du son; les liquides paraissent aussi, d'après les dernières expériences, être des conducteurs supérieurs même à Tair, au point de vue de la vitesse et de l'intensité. Les solides aussi transmettent le son, mais dans une mesure très-variée et subordonnée à leur élasticité.

C'est, en effet, par l'élasticité des corps que Laplace a pu établir la formule de la vitesse du son dans chacun d'eux.

Pour calculer la vitesse du son dans les gaz, on fait tous les jours des expériences sans nombre, et la différence entre les unes et les autres, comme résultat, est peu sensible.

Voici, du reste, deux résumés des calculs de M. Vertheim et de M. Dulong :

M. Vbrthbim : M. DuLONa :

Gfts ViteMe dn ton Cas ViteiM du ton

-. àO« ~ àO*

Air 333"^ Acide carbonique . . . 2I6>b

Acide carbonique .... 262» Oxygène 317»

Oxygène 317« Air ; . 333»

Hydrogène 1270>* Oxyde de carbone . . . 337^

Oxyde de carbone .... 337» Hydrogène I2d9^

Ammoniaque 407>>

Comme vous le voyez si, dans les différents gaz, il y a quelques petits écarts, en ce qui concerne l'air, les diverses expérimentations et les différents calculs sont concordants.

M. Regnault a trouvé dans ses expériences 1,257 mètres pour l'hydrogène, vitesse égale à 3,801 fois celle du son dans l'air. Tyndall, dans son admirable ouvrage Le Son^ explique ses nombreuses expériences sur l'influence de l'hydrogène dans la voix humaine, qui perd en intensité ce qu'elle gagne en vitesse.

Si nous prenons comme terme moyen, dit Guillemin, page 48, le nombre de 390",Ô pour la vitesse du son dans l'air libre et sec, à 0^, il sufSra pour passer d'un degré à l'autre, au-dessus ou au-dessous, d'augmenter ou de diminuer la vitesse du nombre sensiblement constant 0",Ô26, et nous obtiendrons le tableau suivant :

Tampératuns

Vitene par leconde

Températnres

Vitesse par seconde

en degrés oeatigrades en mètree

en degrés oenUgmdes en mMrai

— lO». .

Dans les liquides, la vitesse du son est un peu plus grande que dans les gaz, et, dans les solides, elle acquiert toute son intensité.

Mais un autre principe ressort des chiffres que nous venons d'examiner, c'est l'influence que la chaleur exerce sur le mouvement sonore, et ce côté de la question a été bien négligé par les physiciens ; jusqu'ici» il a été très-peu étudié, et je suis heureux de féliciter les physiologistes qui en ont tenu un compte sérieux. Voici ce qu'en dit M. le docteur E. Fournie, dans son ouvrage déjà cité : « L'action du calorique sur l'air est suivie d'un effet tout différent de celui qu'on constate dans les solides ; tandis que la chaleur baisse le ton dans les métaux, elle le hausse, au contraire, quand elle est appliquée à l'air, et d'une manière plus sensible, comme nous allons le voir. Un tube de verre de 30 centimètres donne, en soufflant directement avec la bouche, la note fc!^. En plaçant l'extrémité de l'embouchure sur un foyer de chaleur et en soufflant de nouveau dans le tube, nous obtiendrons d€^. Le son s'est élevé d'une quinte.

< Cette expérience est facile à répéter avec un sifflet ordinaire, et c'est même un moyen de la rendre très-frappante. A l'embouchure d'un sifflet, on adapte un tube assez long pour pratiquer l'insufflation. On souffle d'abord pour prendre la note du sifflet, et, sans discontinuer, on dirige celui-ci au-dessus du verre d'une lampe allumée, de manière que le courant d'air chaud s'introduise dans la petite ouverture qu'on appelle la bouche. Immédiatement, on entend le son monter ; pour le faire descendre aussitôt au son naturel, il n'y a qu'à éloigner le sifflet du contact de l'air chaud. On peut réunir ces diverses expériences en une seule, au moyen d'un tube de verre. On prend le ton de l'air intérieur et celui du verre ; le premier en soufflant, le deuxième en fratH pant. Si on laisse ce tube exposé à un foyer de chaleur et qu'on cherche ensuite à produire les tons précédents, on trouvera que le ton du tube-verre a baissé d*une note, et que celui de l'air a

haussé, au contraire, d'une tierce, d*une quinte, selon le degré de chaleur. »

Le son n*étant autre chose que le mouyement de la force élastique du corps sonore, cette force augmente dans les gaz avec la chaleur, et, par conséquent, le mouvement vibratoire est plus rapide ; au lieu d*avoir un abaissement du ton comme dans les métaux, il y aura, au contraire, une élévation d'autant plus rapide et plus intense que l'action du calorique sur les gaz est trèsfiicile et trôs-prompte ; une autre influence que le calorique exerce sur le son est celle de diminuer en même temps son intensité, aussi bien dans les fluides que dans les solides. Dans les solides, cette diminution tient à l'énergie diminuée du mouvement élastique lui-même ; dans les fluides, elle provient de ce qu'un nombre moins considérable de molécules est mis en mouvement;

Cette influence de la chaleur sur l'intensité du son sert à expliquer certains phénomènes, dit le docteur Fournie. Ainsi, par exemple, les chefs de musique militaire ont remarqué que leurs instruments font plus de bruit le matin que durant le reste de la journée, lorsque le soleil, levé depuis longtemps, a échauffé l'atmosphère. « Un phénomène analogue existe pour la voix. Les chanteurs donnent plus facilement une grosse voix pendant Thiver que pendant Tété. Aristote a consigné ce dernier fait dans un de ses problèmes. »

L'intensité du son varie aussi suivant la densité du milieu dans lequel il se produit; c'est ce que nous démontre l'expérience assez connue de la machine pneumatique, où le son du timbre s'aflSaiblit à mesure que le vide se fait ; selon Hauksbée, le contraire aurait lieu si on comprimait l'air dans le récipient où se trouve le corps vibrant. Aussi, à mesure qu'on s'élève dans les hautes régions de l'air, soit dans les aérostats, soit sur les montagnes, on constate toujours un affaiblissement du son qui tient à la densité moindre de l'air atmosphérique.

Le célèbre aéronaute anglais M. Glaisher, dans sa première ascension en 1862, trouva à une hauteur de trois mille cinq cents mètres un silence absolu; par contre, il entendait, disaitril, comme une musique humaine, une harmonie souterraine qui pénètre jusque dans ces régions, où l'air, déjà moins dense, ne parait demander qu'à vibrer.

Dans des ascensions successives, plusieurs autres aéronautes

70 DES SONS ET DB lA VODC HUMAINB

ont remarqué qu'à des hauteurs diverses de 4, 5» 6 et 7,000 mètres, on entend la foudre et môme les sifflets des locomotives, tandis qu*ils ne pouvaient pas parler clairement entre eux à une élévation de plus de cent mètres.

Cela nous démontre que, lorsque le son se produit CEdblement dans les milieux rares des régions élevées, il se propage difficilement dans les couches inférieures plus denses, tandis que les sons d'en bas s'entendent très-bien dans les hauteurs. Pourtant, le trajet ondulatoire est le même dans les deux cas, et la densité des couches est aussi la môme ; mais ils le sont en sens inverse, c L'intensité du son, en ce qui regarde la densité du milieu, dépend surtout de celle du milieu où se trouve immédiatement plongé le corps sonore, et cela s'explique. A égalité d'amplitude des vibrations du corps, la masse aérienne ébranlée au point de départ est plus grande dans un milieu dense que dans un milieu rare. »

L'homogénéité des couches aériennes contribue aussi, d'autre part» à l'accroissement d'intensité du son, parce que les ondes sonores peuvent se propager sans perdre de leur amplitude par la réflexion.

C'est un fait bien constaté, dit M. Daguin, que les sons s'entendent beaucoup plus loin pendant la nuit que pendant le Jour ; c'est pour cela que certains échos n'existent qu'après le coucher du soleil. M. de Humboldt a observé, par exemple, que le bruit de cataractes de l'Orénoque, entendu à plus d'une lieue, est à peu près trois fois plus fort la nuit que le Jour ^.

Alexandre de Humboldt a trouvé, en efl^et, la véritable explication de ce phénomène en remarquant que, pendant la nuit» l'air est calme et homogène et favorise par cela même la propagation du son ; pendant le jour, il est, au contraire, agité et composé de parties d'inégale densité, à cause de l'action du soleil qui échauffée le sol d'une façon différente, suivant la nature et l'état de sa surface. Cela &it que l'air en contact prend des températures différentes, et que les parties les plus dilatées s'élevant et se mêlant imparfititement à celles qui sont moins échauffées» l'air, près de la surface de la terre» est pur et homogène. Ainsi, le rayon sonore» à chaque passage d'une masse d'air dans une autre de den-

' Daguin, Traité de physique» — Qaillemin, Op. cit.

DBS BONS BT DE LÀ VOIX HUMAmE 71

site différente, éprouve une réflexion partielle, de sorte que la portion qui passe outre a perdu de son intensité ^

Ces données nous conduisent à l'examen de cet autre phénomène sonore : la réflexion et la réfraction du son.

On sait que la chaleur et la lumière se propagent directement par rayonnement, et indirectement par réflexion. On sait encore que, lorsque la propagation s'effectue dans des milieux dont la constitution moléculaire et la densité diffèrent, la direction des ondes calorifiques et lumineuses subit une déviation particulière que les physiciens appellent la réfraction.

Cela arrive aussi pour le son, qui peut produire ces mêmes phénomènes de réflexion et de réfraction, en vertu des mêmes lois que pour la chaleur et la lumière.

Le son se réfléchit, lorsqu'en se propageant dans l'air ou tout autre corps élastique, il vient rencontrer un obstacle quelconque. Cela est connu de tout le monde. Dans une salle vide, de dimensions suffisamment grandes, la voix se trouve renforcée et le son retentira avec force. Dans une salle plus grande encore, le renforcement des sons produit par la réflexion sur les murailles constitue ce qu'on appelle la résonnance.

A une distance de 19 mètres du mur réfléchissant, par exemple, on perçoit une seconde fois les syllabes qu'on prononce, c'est l'écho simple; aune plus grande distance, le son peut se réfléchir deux ou plusieurs fois et former alors l'écho multiple.

Tout son produit, sur notre organe l'ouYe, une sensation qui, tout instantanée qu'elle soit, persiste un certain temps, environ un dixième de seconde ; pendant ce temps, le son peut parcourir à peu près, selon la densité du milieu, une distance de 34 mètres, de sorte que, s'il est produit par nous à moins de 17 mètres, il a le temps d'aller et de revenir avant que la sensation soit complètement passée, et le son réfléchi se confondra nécessairement avec le sonjperçu directement ; mais, à une distance de plus de 17 mètres, la sensation est finie, et on perçoit alors la réflexion, c'est-àrdire la répétition plus ou moins affaiblie du son direct.

Les surfaces réfléchissantes suffisamment éloignées et parallèles produisent Fécho multiple ; c'est que le son réfléchi par

* Alexandre de Hamboldt, Tableaux de la nature, — Daguin, Traité de physique, — Tyndall, Le Son, — Ouillemin, Le Son,

Tune d'elles» selon la direction, ya se réfléchir de nouveau successivement sur chacune des autres parois. Ces réflexions succès* sives affaiblissent de plus en plus le son.

Les forêts, les édifices, les montagnes, les nuages aussi produisent ce phénomène. Le roulement du tonnerre est dû aux réflexions successives du sol aux nuages, et réciproquement, comme Ta très-bien dit d'Alembert. La détonation qui accompagne la décharge électrique est instantanée comme l'étincelle elle-même; les roulements qui la suivent ne sont que des échos répétés, de plus en plus faibles et plus nomtffeux, selon la distance à laquelle le phénomène se produit. C'est ce qu'a très-bien établi Arago aussi, dans ses expériences à Montlhéry, sur la vitesse du son.

La réfraction sonore est un phénomène connu seulement depuis très-peu de temps, bien qu'il ait été expérimentalement constaté pour les rayons lumineux. Il tient à une déviation du rayon sonore qui rapproche ce rayon de la normale à la surface de séparation des deux milieux, si la vitesse est plus grande dans le premier que dans le second. Nous avons vu que le son se propage dans tous les milieux élastiques, mais avec des vitesses différentes, dépendant, dans une certaine mesure, de la densité de chacun d'eux. Lorsque le son passe d'un milieu dans un autre, il change naturellement de vitesse, et cette déviation produit la réfraction sonore.

C'est à M. Sondhauss qu'on doit la constatation irrécusable de ce phénomène.

€ Ayant formé, dit Amédée Ouillemin, avec des membranes de coUodion, un sac en forme de lentille, il l'emplit de gaz acide carbonique. Dans ce gaz, la vitesse du son est moindre que dans l'air. Les rayons sonores, qui viennent rencontrer la surface sphérique convexe de la lentille, se réfractent en passant à trar vers le gaz, et, sortant par la surfiice opposée, doivent aller converger en un point unique ou foyer. Et, en effet, si l'on place une montre, par exemple, sur l'axe de cette lentille, on reconnaît qu'il y a, sur l'axe et de l'autre côté, un point où le tic4ac de la montre s'entend directement et mieux que partout ailleurs. Il y a donc évidemment convergence des ondes sonores vers le point de l'axe de la lentille dont il s'agit, et, dès lors, réfhiction du son. >

Si on remplit de gaz hydrogène une lentille biconcave, on peut

constater le même phénomène; de réfraction sonore. La vitesse du son dans Thydrogène étant plus grande que dans l'air, les surfaces concaves de séparation des deux milieux auraient le même eflTet sur la direction des rayons sonores et les feraient dévier de la même manière que la lentille convexe pleine de gaz acide carbonique ^

Ces données générales sur la nature et les propriétés du mouvement sonore m'ont paru nécessaires pour une étude sérieuse de notre sujet.

Il est donc entendu que le son est un mouvement particulier de la matière^ qui doit s'effectuer avec une certaine rapidité dans un temps très-court, et qui est dû à la force élastique des corps ; que le mouvement produit par le son est en même temps un mouvement vibratoire appartenant à la classe des mouvements moléculaires. Les corps susceptibles de produire les sons sont, en effet, les corps élastiques dont les molécules, sous l'action d'un ébranlement, exécutent une série de mouvements de va-et-vient autour de leur position d'équilibre, et qui, en se propageant dans les milieux environnants, gazeux, liquides et solides, selon les conditions que nous venons d'examiner, viennent atteindre et impressionner notre organe l'ouïe. Ces vibrations agissent sur les nerfs spéciaux de cet organe, et si leur amplitude et leur vitesse sont dans les rapports nécessaires, elles déterminent dans le cerveau la sensation du son.

La perception des sons par notre organe a, en effet, des limites qu'on est arrivé à constater par des expériences. La limite des sons graves pour Fouie humaine est de trente-deux vibrations simples par seconde; celle des sons aigus va jusqu'à soixantetreize mille vibrations ; mais l'échelle des sons entre ces limites extrêmes est nécessairement continue, et la quantité des sons susceptibles de se produire et appréciables à l'oreille, passant par degrés insensibles du grave à l'aigu et de l'aigu au grave, est considérable.

Les sons musicatix sont tous les sons compris dans cette échelle et susceptibles d'être comparés entre eux sous le rapport de la hauteur, et c'est par leur combinaison successive ou simultanée, selon les règles déterminées de temps, de hauteur, d'intensité et de timbre, que le musicien produit les effets qui constituent l'œuvre musicale.

* Amédée Guillemin, Op. cit.

intervalle de tierce; de ut à sol^ un intervalle de quinte; de tU à si^ un intervalle de sixième \deufl & ufl^ un intervalle d*octave.

Pour changer les rapports entre deux sons qui se suivent dans la gamme diatonique, on a créé des sons intermédiaires qu'on appelle dièzes et bémols. Ainsi, diéser une note, c'est augmenter le nombre de ses vibrations dans la proportion de 24 à 23 ; la bémoliser, c'est, au contraire, diminuer le nombre dans le rapport de 25 à 24.

Il y a encore une faible nuance entre les sons qu'on appelle le comma. C'est lorsque deux sons ne diffèrent dans leurs rapports que dans la proportion de ^.

L'intervalle musical a pour définition, en physique, le rapport des nombres de vibrations des sons.

L'instrument par le moyen duquel on est arrivé à représenter par des nombres les notes de la gamme est le sonomètre ou mo» nocorde. C'est un appareil constitué par une caisse qui renforce le son, et qui supporte aux deux extrémités de sa face supérieure un chevalet sur lequel est tendue une corde métallique. Un de ces chevalets est mobile, en sorte qu'on peut à volonté l'avancer ou le reculer, afin de diminuer ou d'augmenter la longueur de la corde. Ainsi, en notant le ton fondamental, ou soit le son produit par la corde vibrant dans toute sa longueur, et faisant avancer le chevalet mobile de manière à diminuer successivement la longueur de la corde pour la production des sept notes de la gamme, on obtient les nombres suivants pour la valeur des intervalles :

Unisson ut à ut — 1

Seconde ré » ut — %

Tierce ut » mi— Vs

Quarte ut » fit — %

Quinte ...... ut » sol — Va

Sixte ut » la — 3/5

Septième ut » si — V^

Octave ut » ut^— 2

Comme on le voit, la longueur de la corde qui donne ré n'est que le 8/9 de celle qui donne l'u/, et successivement.

Pour compter le nombre des vibrations exécutées par un corps sonore au moment de la production, on se sert, outre l'appareil

dont Je viens de parler, de la sirène de Cagniard de La Tour, de la roue dentée de Savart et du Tibroscope ou phonautographe de Scott ; dans ce dernier instrument, les vibrations sonores s*inscriyent elles-mAmes sur une surface, de manière à pouvoir constater exactement leur nombre et leur amplitude. C'est ce qu'on appelle la méthode graptdque de Tétude des sons.

Il y a encore la méthode optique, qui permet à une personne privée de la làculté d'entendre de comparer les sons avec une précision plus grande que m peut le faire l'oreille la plus sensible* C'est au célèbre physicien français M. Lissajoux qu'elle est due. Elle consiste dans l'emploi des diapasons armés de petits miroirs qui réfléchissent l'image d'une bougie placée à quelques mètres de distance.

M. Liss^oux est arrivé par ce procédé à déterminer des courbes lumineuses données par des diapasons accordés de manière à produire tous les intervalles de la gamme.

n a aussi appliqué sa méthode à l'étude des cordes vibrantes et à celle des sons propagés par l'air, et il y est arrivé en éclairant la corde à un de ses points, par la projection d'un faisceau lumineux étroit ; il reçoit les mouvements aériens sur une membrane à la surface de laquelle il fixe une petite perle brillante.

Tout dernièrement encore, un savant acousticien, M. Kœnig, a inventé un autre appareil pour étudier les vibrations des colonnes gazeuses dans les tuyaux. A l'aide de ses flammes manométriques et de ses miroirs tournants, il est arrivé aussi à mesurer avec la plus grande précision les rapports des intervalles et le nombre exact des vibrations sonores.

Un autre point important pour notre si^et, et auquel il faut consacrer deux mots, c'est la différence théorique qu'il fout établir entre les sons musicaux et les bruits.

On appelle ordinairement sons musicaux^ les sons qui peuvent être comparés entre eux sous le rapport de la hauteur et des bruits^ ceux dont notre organe l'ouïe ne peut apprécier l'acuité ou la gravité.

c Une sensation musicale, dit Helmholtz, apparaît à Toreille comme un son parfaitement calme, uniforme et invariable ; tant qu'il dure, on ne peut distinguer aucune variation dans ses parties

consécutives. »

La différence entre le bruit et le son musical, d'après les plus célèbres acousticiens, est celle-ci : le son musical est caractérisé

Il est vrai que des tentatives très-imparfaites forent fSedtes précédemment par d'autres» parmi lesquelles nous citerons celle de Gerdy, de Trousseau et de Belloc avec Tappareil de Selligues, en 1837; celle de Liston, en 1840, et celle de Cagniard de La Tour, cette dernière plus rapprochée déjà des procédés suivis par M. Garcia, mais encore très-élémentaires.

M. Cagniard de La Tour sMntrpduisait dans le fond de Farrièregorge un petit miroir, espérant qu'à Taide des rayons solaires et d'un second miroir, il pourrait apercevoir l'épiglotte et même la glotte ; mais il ne put découvrir, à l'aide de ce moyen, que l'épiglotte et d'une manière imparfaite ^

M. Manuel Garcia publia les résultats de ses recherches laryngoscopiques dans un Mémoire qui a été lu devant la Société royale de Londres, et c'est dans ce travail que, pour la première fois, on trouve décrit avec exactitude le fonctionnement de Torgane de la voix.

€ En comparant ces pages intéressantes, dit M. le docteur Fournie, aux quelques lignes obscures du livre de Liston, l'on ne voit pas sans étonnement qu'on ait essayé d'enlever à Cagniard de La Tour et à Manuel Garcia le mérite d'une découverte qui leur appartient si bien. >

Cependant, les tentatives de Cagniard de La Tour ne donnèrent point des résultats satisfaisants, comme nous le dit très-bien le Journal de Vhistitut^ et c'est seulement aux recherches indépendantes de Manuel Garcia sur le fonctionnement des organes de la voix qu'on doit l'invention de cet important appareil.

Nous aurons occasion souvent, dans le cours de notre travail, de revenir sur cet ingénieux instrument, qui nous a permis de vérifier les degrés d'exactitude des différentes théories sur la voix humaine, et de baser sur des observations positives les idées que nous aurons à développer *.

< Journal de l'Institut, n» 225. — E. Fournie, Op. cit.

* Poar les différentes théories de la voix, voir principalement :

Dodart, sur la voix de Thomme, Mémoire de l'Académie des sciences. 1700, 1706 1707.

Magendie, PréM élémentaire de physiologie. Paris, 1835.

Dutrochet, Mémoire pour servir à l'histoire anatomique et physique des animaux et des végétaux. Paris, 1837.

Biot, Traité de physique,

Savart. Annales de chimie, t. XXX, p. 64.

Bennati, Recherches sur le mécanisme de la voix humaine. Paris, 1832.

Mayo, Outlines ofhuman physiology, 1833.

La Toix est un son produit par le larynx sous Tinfluence du passage de Tair; cela était connu depuis longtemps^ mais on ne savait ^ quelle était la partie de cet organe qui fournit les vibrations sonores.

Dans la production des sons, on comparait le larynx, tantôt à une flûte, tantôt à un violon, tantôt à un hautbois ou tout autre instrument de musique. L'application du laryngoscope a démontré, comme nous le verrons par la suite, que le larynx ne ressemble qu'à lui-même, bien que, dans la production des sons, il soit sous la dépendance des mêmes lois physiques qui régissent les vibrations sonores dans tous les corps.

Les tons de la voix humaine se forment par des modifications dans la tension et dans la consistance des rubans vocaux, modifications qui déterminent le nombre des sons élémentaires, et, par conséquent, du timbre ; mais le timbre des voyelles ne se forme pas dans la glotte. La glotte fournit bien la matière sonore, et c'est la masse d'air renfermé dans le tuyau vocal qui imprime le timbre caractéristique au son.

L'air renfermé et limité par les parois du tuyau vocal, mis en vibration par le son de la glotte, se mélange avec le son de l'anche eUe-méme, d'après certaines lois dont nous devons la connaissance aux savantes expérimentations de Helmholtz.

« Pour se rendre compte de la composition des voyelles^ dit-il, page 136, il faut d'abord remarquer que le<son prend son origine dans les cordes vocales ; celles-ci, quand la voix résonne avec force, agissent comme des anches membraneuses et produisent une série de secousses aériennes discontinues, nettement séparées, qui, considérées comme une somme de vibrations pendulaires, correspondent à un très-grand nombre de vibrations de cette nature et font, par conséquent, sur l'oreille, l'effet d'un son formé d'une assez longue série d'harmoniques. Avec le secours de ré-

Malgaigne, Archives générales de médecine, 1831.

Lehfeldt, IHss de vocis formatione, Berlin , 1835.

Despinej, Physiologie de la voix et du chant, Bour^, 1841.

Second, Mémoires sur la parole et la voix. Archives de médecine, Veërie, 1847.

J. Mueller, Manuel de physiologie, Paris, 1851.

E. Fournie, Physiologie de la voix et de la parole, Paris, 1866, et id.. Physiologie des sons de la voix et de la parole ; Union médicale, 3« sërie,

Br&cke, Physiologie der Sprache, Vienne.

Helmholtz, Théorie physiologique de la musique,

sonnateors, on peut reconnattre, dans les notes graves de la voix de basse chantée avec force sur des voyelles éclatantes, des harmoniques très-aiguës, allant même jusqu*au seizième; et, dans rémission un peu forcée des notes aiguës de toute voix humaine, les harmoniques aiguës apparaissent plus nettement que sur tout autre instrument, à partir du milieu de Toctave d'indice 5, le plus élevé des nouveaux pianos. »

Les travaux de ce savant physicien sont venus établir comme principes : 1"^ que la cavité de la bouche ne renforce pas également bien tous les sons élémentaires ou partiels qui composent un son ; qu*il en est un que cette cavité renforce de préférence^ et que c'est à ce renforcement spécial qu'est dû le timbre caractéristique des voyelles ; 2^ qu'à chaque disposition particulière des différentes parties du tuyau vocal pour la production d'une voyelle correspond une note fondamentale.

Cependant, comme il le dit lui-même, le fait que, pour les différentes voyelles, la cavité buccale est accordée à différentes hauteurs, a été découvert en premier lieu par Donders.

Voici, du reste, un tableau comparatif que nous empruntons à son ouvrage déjà cité :

VoyeUei Haatonr

d'aptiiDoiidw.

d'aprta IMinholti

ou .

. . . ta/i

. . ré/2

, . . . 8ib/2

. . Bib/2

. . . . 8ib/3

eu .

. . . Utd/4

. . la/3

. . . . 801/4 la b/4

. . utd/4

, . . . 8ib/4

. . . . ré/5

Ces différences proviennent de ce que Donders, ne s' aidant pas des diapasons, ne put déterminer d'une manière certaine les octaves auxquelles appartenaient les bruits, et surtout de ce que les solutions de Donders se rapportent à la prononciation hollandaise, tandis que celles de Helmholtz se rapportent à celles de l'Allemar gne du Nord.

En effet, si on modifie, dit Helmholtz, la disposition de la bouche de manière à passer successivement de VO à VA par Tinter^ médiaire de VOa et de VAo, la résonnance correspondante monte

DBS SONS ET DB LA VODC HUllilNB 83

snccessiyement d'une octave jusqu'au si b/3. Ce son correspond à VA de rAllemagne du Nord ; pour VA un peu plus mordant des Anglais et des Italiens, la résonnance monte au ré/4^ c'est-à-dire d'une tierce encore plus haut. C'est, d'ailleurs, précisément pour l'a qu'on est firappé des petites modifications dans la hauteur et la résonnance qui font varier d'une manière considérable le son de la voyelle^.

Ces résultats ne doivent pas nous surprendre, si nous tenons compte des lois de l'acoustique que nous venons d'esquisser, lorsque nous comparons le langage fermé des peuples de l'extrême Nord avec le langage ouvert des peuples du Sud. «Les premiers, dit le docteur B. Fournie, sous l'influence rigoureuse du climat, prononcent au dedans, les lèvres entr'ouvertes ; les seconds, au contraire, épanchent au dehors tout ce qu'ils ont de souffle, sous une influence opposée. >

Mais, avant d'entrer dans les développements nécessaires sur la formation de la voix et de la parole, nous allons procéder à l'étude anatomique des organes de la phonation.

^ Hdlmholtz, Op. cit.

ONQUIÈME LEÇON

ANATOMIE DE L'ORGANE VOGAIi

La production de tout son suppose Texistence d^nn corps vibrant et d^un agent moteur qui pi*oduit les vibrations. — L^organe humain ne

S eut faire exception à ces lois générales. — Descripjbion anatomique e rinstrument vocal. — Le larynx, sa forme et sa position anato^ mique. — Etude de ses différentes parties. — Les cartilages et fibro^ cartilages, les muscles, les articulations, la glotte, les cordes vocales, la muqueuse laryngienne, les ventricules, les glandes, les vaisseaux et les nerfs. — Le larynx n'est pas exclusivement préposé à la production des sons. — Son rôle dans la déglutition et la respiration. — Etude comparative de cet organe dans Téchelle zoologique. — Larynx des mammifàres. — Larynx des oiseaux. — Larynx des reptiles. — L'appareil respiratoire chez les amphibies et les aipneustes. — Evolution phylogéniqne et ontogénique de cet organe. — La larynx humain dans la vie embi70nnaire. — Développement du larynx dans Tenfance et la puberté.

Messieurs, d'après les lois de l'acoustique que nous avons étudiées dans la précédente leçon, la production de tout son dépend toujours de deux conditions essentielles: la vibration d'un corps quelconque et un agent capable de produire ces vibrations. Dans tous les instruments, on trouvera ce môme ordre de faits, que la nature du corps sonore soit classée dans les instruments à corps vibrant solide, à corps vibrant liquide, à corps vibrant gazeux ou dans les instruments mixtes. L'organe humain ne peut faire exception aux lois générales, quoique les analogies établies Jusqu'à ce jour aient été plus ou moins reprocbables.

Nous allons tout d'abord procéder à une sommaire description anatomique de cet organe dans ses parties essentielles, pour bien nous rendre compte après de son fonctionnement.