LIMITES DES SONS PERCEPTIBLES

A l'exception de l'orgue, tous les instruments de musique restent, pour les sons bas, dans les mêmes limites que le piano, non pas qu'il soit impossible de produire des vibrations plus lentes suffisamment fortes, mais parce que l'oreille s'y refuse et perçoit les vibrations trop lentes, comme des vibrations successives, et non plus comme un son.

Le physicien français Savart a prétendu, à diverses reprises, qu'il avait pu, à l'aide d'un instrument d'une construction particulière, percevoir un son produit par 8 vibrations par seconde; cette assertion doit reposer sur une erreur.

Nos pianos peuvent embrasser, en hauteur, sept octaves, à partir de l'octave inférieure de Vut de la basse, c'est-àdire jusqu'à Vut7, qui correspond à 4224 vibrations par seconde. La petite flûte, dont on se sert dans les orchestres, peut donner le même son, ou même un son plus élevé encore. Le violon ne donne ordinairement pas de son supérieur au mi6, à 2640 vibrations par seconde; je ne parle pas des effets produits par certains virtuoses échevelés qui cherchent volontiers, dans les notes élevées, des motifs capables de donner à leurs auditeurs des maux de cœur inouïs. Il y a d'ailleurs, pour tenter ce genre d'artistes, audessus de Yut'j, trois octaves entières de sons perceptibles qui impressionnent l'oreille de la manière la plus désagréable. M. Despretz a pu entendre ut 10 faisant 32770 vibrations par seconde ; il produisait ce son en frottant avec un archet un diapason très-petit. Ces sons paraissaient atteindre les limites de la perception, et dans ces dernières octaves on ne pouvait plus distinguer les intervalles.

La hauteur musicale du son ne dépend que du nombre de vibrations de l'air par seconde, et non de la manière dont elles sont produites. Il est indifférent' qu'elles résultent des vibrations des cordes du piano ou du violon, des cordes vocales du larynx humain, des languettes métalliques de

l'harmonica, de l'anche de la clarinette, du hautbois et- du basson, des lèvres du musicien dans les instruments de cuivre, ou de l'air se brisant sur le biseau des tuyaux d'orgue et de la flûte.

Ainsi, quel que soit l'instrument qui le produise, un son a toujours la même hauteur lorsqu'il résulte d'un même nombre de vibrations. Ce qui nous permet de distinguer la note la du piano de la même note la du violon, de la flûte, de la clarinette, de la trompette, est ce que l'on appelle le timbre; nous reviendrons plus loin sur cette qualité du son.

Pour vous faire comprendre les principes que je viens de vous exposer, je vais vous décrire un appareil de physique très-intéressant, la sirène (fîg. 37). Cet instrument est destiné à la détermination de tout ce qui se rapporte aux nombres de vibrations.

Pour faire parler cet instrument, on met les deux tubes ga et <7d en communication avec une soufflerie ; l'air pénètre dans les deux réservoirs cylindriques ou porte-vent aa et al , et s'échappe par les trous percés dans les couvercles c0 et c4 de ces réservoirs. L'air ne peut pas s'échapper directement par ces trous ; immédiatement devant les couvercles des deux porte-vent se trouvent deux disques percés de la même manière et fixés sur un axe très-mobile h. La figure vous montre, en c0, le disque percé de trous; immédiatement au-dessous de lui se trouve le couvercle des réservoirs. Le porte-vent supérieur ck ne laisse voir que le bord du disque. Lorsque les trous du disque se trouvent exactement vis-à-vis des trous du couvercle, l'air peut sortir librement. Mais si le disque est déplacé de telle façon que des parties pleines correspondent aux trous du couvercle, l'air ne peut s'échapper. Si maintenant nous faisons tourner rapidement les disques, les trous de sortie de l'air sont alternativement ouverts et fermés : pendant l'ouverture l'air s'échappe ; pendant la fermeture il est retenu • et ainsi

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le courant continu fourni par la soufflerie se trouve transformé en une série de pulsations qui se réunissent pour donner un son lorsqu'elles se succèdent assez rapidement.

Cet appareil, un peu plus compliqué que les instruments de ce genre construits jusqu'ici *, permet d'obtenir un plus grand nombre de combinaisons musicales. Chacun des deux disques porte quatre séries de trous : le disque inférieur, des séries de 8, 10, 12, 18 trous ; le disque supérieur, des séries de 9, 12, 15 et 16. Les séries d'orifices disposés sur les couvercles des porte-vent sont identiques avec celles des disques. Au-dessous de chacune de ces séries se trouve un anneau percé de trous ; des boutons i, i, i, i, permettent de les placer- de manière à intercepter ou à élever à volonté la communication entre les orifices du couvercle et l'intérieur du réservoir à vis. On peut ainsi faire fonctionner une seule des huit séries de trous, ou bien en réunir deux ou trois, et produire les combinaisons les plus variées par les déplacements des boutons ?", i.

h0ha et hlhi sont les moitiés de deux boîtes qu'on peut fixer au-dessus des deux disques, et qui servent à adoucir par leur résonnance les sons trop rudes.

Les orifices des disques et des couvercles sont percés obliquement, de sorte que si l'on ouvre une ou plusieurs séries, l'air fourni par la soufflerie communique aux disques des mouvements de plus en plus rapides.

Lorsqu'on commence à faire marcher la soufflerie, on entend les impulsions successives de l'air sortant par bouffées chaque fois que les trous du disque passent devant ceux de la boîte. Ces pulsations se succèdent de plus en

i. La sirène double, imaginée par M. Helmholtz et construite par M. R. Kœnig, notre habile acousticien, se prête beaucoup mieux aux expériences que la sirène primitive de Cagnàrd-Latour. On peut produire avec cette sirène les intervalles suivants (rigoureusement justes ou altérés à volonté et avec une différence quelconque) : l'unisson, l'octave, la quinte, la quarte, la tierce majeure, la tierce mineure, la seconde ou le ton entier, le demi-ton. (Feltz.)

SIRÈNE DOUBLE D'ïIELMHOLTZ 1G9

plus rapidement, à mesure que la vitesse de rotation des disques augmente , à peu près comme les jets de vapeur d'une locomotive au moment où le train se met en marche. On entend d'abord une espèce de bruissement, de tremblement qui devient de plus en plus rapide. Enfin, on entend un son très-grave, augmentant en hauteur et en force à mesure que les disques tournent plus vite.

Admettons que nous ayons communiqué aux disques une vitesse telle qu'ils fassent 33 tours par seconde; supposons ouverte la série de huit trous. Pendant chaque tour du disque, les huit trous de cette série passent devant chacun des trous du réservoir : aussi l'air s'échappe huit fois pendant chaque tour, et l'air extérieur reçoit huit fois 33, ou 264 impulsions par seconde. Nous obtiendrons ainsi Yuti de notre échelle musicale. Si, au contraire, nous ouvrons la série de 16 trous, il y aura deux fois plus de vibrations, c'est-à-dire seize fois 33, ou 528 vibrations par seconde, et nous entendons exactement l'octave de ut3 ou utu. Si nous ouvrons en même temps la série de 8 trous et celles de 16 trous, nous entendrons les deux notes à la fois, et nous pouvons ainsi nous assurer que nous entendons l'accord pur d'une octave. Si nous choisissons les séries de 8 et 12 trous, qui donnent des nombres de vibrations dans le rapport 2 à 3, nous entendrons une quinte pure; 12 et 16 >ou 9 et 12 donnent des quartes; 12 et 15 donnent la tierce majeure, etc.

L'instrument porte une disposition qui permet d'élever ou d'abaisser les sons du porte-vent supérieur. Ce réservoir est mobile autour de son axe ; une manivelle D permet de le faire tourner par l'intermédiaire d'une roue dentée. Si l'on tourne lentement la manivelle pendant qu'on fait parler une série de trous du disque supérieur, le ton devient un peu plus élevé ou un peu plus bas, selon que les trous du porte-vent vont à la rencontre de ceux du disque ou marchent dans la même direction. S'ils vont à leur ren-

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contre, ils se trouvent un peu plus tôt au-dessus des orifices du disque; la durée d'une vibration diminue d'autant, et le son devient un peu plus élevé. Le contraire a lieu lorsque le réservoir marche dans le même sens que le disque.

Si l'on fait parler 8 trous du disque inférieur, 10 du disque supérieur, on entend une octave pure aussi longtemps que le réservoir est en repos; dès qu'on le déplace, le son supérieur change un peu de hauteur et l'octave devient impure.

Si l'on fait parler 12 trous du disque supérieur, 18 du disque inférieur, on a une quinte pure, aussi longtemps que le porte-vent supérieur reste en place ; la consonnance, devient plus mauvaise dès qu'on le déplace un peu.

Nous pouvons formuler ainsi ce que la sirène nous a appris : 1° Une série de vibrations se succédant assez rapidement dans l'air donnent un son.

2° Plus elles se succèdent rapidement, plus le son s'élève.

3° Lorsque le rapport des nombres de vibrations est de 1 à 2, on entend une octave pure ; s'il est de 2 à 3 ou de 3 à 4 on entend une quinte ou une quarte, etc. Le moindre changement dans ces rapports nuit à la pureté de la consonnance.

Tout ce qui précède vous montre que notre oreille est affectée par les ébranlements de l'air lorsque leur nombre, par seconde, ne sort pas de certaines limites comprises entre 20 et 32 000 à peu près. Cette impression produit sur nous la sensation d'un son.

Si cette sensation est une sensation de son, cela ne dépend nullement de la nature particulière des ébranlements de l'air, mais bien de la perception spéciale de notre oreille et de nos nerfs auditifs. J'ai déjà fait remarquer que nous sentons l'ébranlement de l'air par la peau dans le cas d'un son très-fort. De cette manière , les sourds-muets peuvent percevoir les mouvements de l'air que nous désignons sous