CHAPITRE IV

LE PIIOTOPIIONE.

A l'invention du phonographe d'Edison, qui a fait le sujet des deux chapitres précédents, nous croyons devoir adjoindre une découverte extraordinaire due à un autre savant américain. Nous voulons parler du photophone, dont M, Graham Bell, l'inventeur du téléphone, fit en 1880 la prodigieuse découverte.

Nous disons la prodigieuse découverte.

Il est impossible, en effet, de concevoir une plus brillante invention. M. Graham Bell à fait parler la lumière!

Ces mots suffisent pour faire apprécier l'immense originalité, et en même temps la portée extraordinaire de cette invention. Un rayon de lumière vient remplacer, comme transmetteur du son, les corps solides, liquides ou gazeux. Un rayon de soleil

S. T. II

ou de lumière électrique fait l'office de conducteur métallique, pour transmettre les sons du téléphone. Cela confond vraiment l'imagination 3

Les découvertes qui ont vu le jour à la fin de notre siècle, le téléphone, le phonographe, le microphone, le photophone, nous dévoilent une branche toute nouvelle de la physique, un ordre de faits dont les anciens physiciens n'avaient aucune idée. Il s'agit de phénomènes qui se passent dans l'intimité des molécules des corps, et qui se traduisent par des effets d'induction électrique ou électro-magnétique, ou par diverses vibrations des molécules d'une prodigieuse sensibilité, se manifestant pourtant au dehors et produisant des effets physiques extérieurs appréciables. Dans tous ces phénomènes nouveaux, on voit l'électricité jouer le rôle de la chaleur, la chaleur se changer en électricité, l'électricité produire lé son, et venir, à son tour,

produire les vibrations sonores. On voit, en un mot, les forces physiques se remplacer, se suppléer l'une l'autre; ce qui amène à conclure, par des faits indiscutables, à l'identité de toutes ces forces, c'est-à-dire à ce que Ton a appelé, avec raison, Vanité des forces physiques.

En raison de leur siège, qui se trouve dans l'intimité des molécules et en raison du peu de temps qui s'est écoulé depuis qu'ils se sont révélés aux savants, ces phénomènes électriques et électro-magnétiques, ces effets d'induction, ces vibrations moléculaires, sont souvent difficiles à expliquer par les lois actuellement connues dans la science. Il est donc sage de ne pas faire encore trop de théorie, de ne pas se presser de chercher des explications. Ce qu'il importe, c'est d'enregistrer les faits acquis, surtout quand ils se traduisent par la construction d'instruments de physique.

Tel est le cas àuphotophone de M, Graham Bell, dont la théorie physique est difficile à donner, et qu'il faut pour le moment se borner à faire connaître dans ses dispositions et dans ses effets. C'est ce que nous allons faire.

Le mot photophone est formé de deux mots grecs : çgk, lumière, et çwv^, voix. L'appareil auquel M. Graham Bell a donné ce nom, bien justifié, sert à transmettre les sons, et surtout ceux de la voix humaine, au moyen de la lumière. Les rayons lumineux sont le véhicule au moyen duquel le son se transmet à distance.

M. Graham Bell a trouvé le moyen de convertir les vibrations lumineuses en vibrations sonores. Il a mis en évidence ce grand fait, que les vibrations lumineuses produisent un son, quand elles sont suffisamment rapides.

Le principe général du photophone, l'instrument pratique dont la construction a été la conséquence de la découverte de ce

fait fondamental, peut se résumer comme il suit.

Prenons un miroir concave, sur lequel tombe un rayon lumineux, et parlons derrière ce miroir; la surface du miroir réfléchissant variera dans sa forme, sous l'influence des vibrations vocales, et le rayon incident variera d'intensité au point d'incidence, suivant que la courbure du miroir vibrant s'atténuera ou s'exagérera. Si maintenant on recueille à distance sur un miroir plan, le rayon réfléchi, on y percevra la trace de ces variations d'intensité, et, par des dispositions particulières de l'appareil récepteur, ces variations d'intensité pourront produire, à leur tour, des vibrations sonores, identiques aux vibrations vocales du départ. Les sons de la voix seront donc transmis à distance' sans aucun autre intermédiaire que le rayon lumineux.

Ainsi, tandis que le téléphone nécessite des conducteurs métalliques, pour joindre entre elles les deux stations en correspondance, dans le photophone le récepteur est tout à fait indépendant du transmetteur. Un faisceau de lumière traversant l'espace d'un poste à l'autre, sans rencontrer d'obstacle opaque, suffit pour produire l'effet cherché. Cette condition n'est même pas absolue; car certaines substances qui forment écran n'empêchent pas toujours les communications verbales de s'établir par l'intermédiaire du rayon lumineux.

Le principe sur lequel est basé le photophone était connu depuis un certain temps. En 1873, M. Willoughby Smith avait constaté que le corps simple connu sous le nom de sélénium, et qui appartient à la famille chimique du soufre, présente une résistance bien plus faible au passage du courant électrique, lorsqu'il est exposé à la lumière que lorsqu'il est dans l'obscurité. En d'autres termes, M. Willoughby Smith avait découvert que le sélénium exposé au

LE PHONOGRAPHE

soleil est conducteur de l'électricité, et qu'il ne la conduit pas s'il est dans l'obscurité.

Bien des essais furent tentés pour mettre à profit cette singulière propriété du sélénium. Nous n'entrerons pas ici dans les détails relatifs à ces recherches, afin d'arriver tout de suite à la description de l'appareil de M. Graham Bell.

Pour, rendre sensibles les propriétés du sélénium, cet ingénieux physicien dispose comme il suit l'expérience.

Un crayon de sélénium EF (fîg. 481) est placé dans le courant continu d'une pile voltaïque, P, et introduit, en même temps, dans le circuit d'un téléphone, NN, propre à transmettre les sons de la voix. On fait tomber sur le crayon de sélénium qui se trouve •au foyer F d'un grand miroir concave, M, un faisceau lumineux, que Ton éclipse un grand nombre de fois en une seconde de temps, grâce au miroir concave tournant À qui est éclairé par le miroir plan B. Ce sont doue des émissions lumineuses successives et très rapprochées. Chacune de ces émissions occasionne une variation dans la résistance électrique du sélénium, placé au foyer du grand miroir concave, M, et par suite dans l'intensité du courant dont le circuit est le siège. Le téléphone placé dans ce circuit subit de cette manière des alternatives d'aimantations et de désaimantations, correspondantes. Admettons qu'il se produise de la sorte 435 éclairs, il en résultera un nombre égal de variations dans le courant, et la plaque du téléphone récepteur exécutera 433 vibrations, c'est-à-dire donnera la note la du diapason normal.

Pour transmettre de même la voix humaine, M.. Bell dispose deux petites^ lames voisines et parallèles, percées de fentes étroites, en regard Tune de l'autre, permettant à un faisceau lumineux de les traverser librement. L'une de ces lames est solidaire d'un support fixe, l'autre dépend d'une membrane téléphonique mince à laquelle

elle est perpendiculaire. Lorsqu'on parle contre cette membrane, elle vibre et en*traîne la lame dans tous ses mouvements. Alors les deux fentes cessent de se correspondre et le faisceau de lumière est éclipsé à certains instants en entier ou partiellement. Ce faisceau subit de la sorte, coiistamment, des variations dans son intensité, lesquelles correspondent exactement aux diverses amplitudes des vibrations de la membrane. C'est ce que M. Bell appelle un rayon de lumière ondulatoire.

L'appareil récepteur est disposé à l'autre station, séparée de la précédente par une distance quelconque. Cet appareil récepteur se composé du sélénium, de la pile et du téléphone articulant. Le rayon ondulatoire dirigé sur le sélénium, l'impressionne à chaque instant, en raison de son intensité. Il en résulte des variations ondulatoires dans la résistance du sélénium, et des vibrations correspondantes dans le téléphone. Ainsi, on entend avec ce téléphone les paroles prononcées vis-à-vis de la membrane de la première station.

La meilleure disposition consiste à faire réfléchir le faisceau lumineux sur un miroir plan et flexible, tel qu'une feuille de mica argenté ou de verre mince. On parle alors contre ce miroir, et ce sont ses propres vibrations qui modifient constamment la direction du rayon réfléchi.

Quant à la source de lumière, on s'est servi du soleil, dont les rayons concentrés sur le miroir à l'aide d'une lentille C (fig. 481) étaient rendus parallèles par une autre lentille aussitôt après leur réflexion. On s'est également servi d'un foyer électrique et même d'une lampe à gaz ou à pétrole.

Dans les expériences qui furent faites à Paris, à la fin du mois d'octobre 1880, dans les ateliers de M. Bréguet, les rayons du foyer électrique étaient reçues sur un réflecteur parabolique, qui les condensait tous en un même point : le foyer de ce miroir.

C'est à ce foyer que se trouvait le fragment de sélénium à impressionner. Ce dernier faisait, comme précédemment, partie du circuit d'une pile et d'un téléphone ordinaire.

Les correspondances par le photophone exigeront des stations qui ne soient séparées par aucun obstacle, mur, maison, montagne. On pourrait surmonter ces difficultés au moyen de miroirs métalliques ou réflecteurs, pour dévier la lumière; mais ces réflexions, absorbant une notable partie des rayons incidents, enlèveraient une partie de leur puissance et en réduiraient la portée.

Parmi les conséquences théoriques qui découlent de la découverte du photophone, il faut enregistrer les suivantes :

En premier lieu, la physique assigne une durée notable à la propagation des sons. Cette proposition est démentie. Il n'y a pas de vitesse du son, puisque cette vitesse est égale, grâce aux nouvelles dispositions, à celle de la lumière.

Le photophone semble mettre en défaut un autre dogme scientifique, beaucoup plus absolu. On enseigne, en effet, que les sons ne se propagent pas dans le vide. Mais, puisque la lumière se transmet dans le vide aussi bien et même mieux qu'à travers l'atmosphère, est-il possible de dire plus longtemps que le son ne se propage pas dans le vide? Il est de toute évidence que, sur les ailes du nouvel instrument, le son peut traverser l'espace, et aller aussi vite et aussi loin qu'un rayon de lumière.

Faut-ii conclure de ce que le son peut franchir l'espace à cheval sur un rayon de soleil, que l'on pourrait, avec le nouvel instrument créé par le physicien d'Amérique, recevoir, grâce aux rayons de lumière qui en émanent, des sons et des paroles envoyées par les habitants des astres qui font partie de notre système solaire? En supposant : 1° que ces astres

soient habités par des humanités semblables à la nôtre ; 2° que ces humanités ayant eu un développement intellectuel pareil au nôtre, ont pu découvrir, comme nous, le photophone, pourrait-on conserver l'espérance d'échanger des paroles avec les populations de Mars, de Vénus, ou tout au moins de la Lune, si elle est habitée?

Cette pensée est du domaine du -roman, mais le roman est si curieux, si intéressant* si fécond en aperçus splendides, que l'on peut se permettre, en passant, cette éblouissante échappée dans l'infini des cieux.

Pour revenir à la réalité scientifique, nous nous demanderons quel est l'avenir et quelles seront les applications du photophone? L'instrument est bien récent encore pour que l'on se permette ces prévisions. Il est, en effet, évident que le photophone est encore dans l'enfance, et que de grands et sérieux perfectionnements devront lui être apportés.

Cependant, en raisonnant sur l'état présent de ce merveilleux instrument, on peut dire d'abord qu'il menace sérieusement la télégraphie électrique, et le téléphone luimême. Il nous donne, en effet, le moyen de correspondre, sans aucun conducteur métallique, d'un point visible à un autre point visible, d'une manufacture à un atelier, d'un château à un village, d'une maison à ,une autre. La télégraphie aérienne, qui a disparu à l'avènement de la télégraphie électrique, pourra reprendre possession de son domaine, grâce à des postes convenablement espacés dans la campagne, comme l'étaient autrefois les postes du télégraphe Chappe, Il suffira que le soleil brille ou que des foyers électriques soient placés entré les deux stations, pour établir une correspondance parlée entre ces deux stations, correspondance instantanée, qui serait, par conséquent, plus rapide encore que la correspondance télégraphique.

LE PHONOGRAPHE

L'art militaire est appelé à profiter largement du photophone. Une ville assiégée pourrait correspondre, par des rayons lumineux parlants, avec le reste dû pays non investi.

La pensée se porte naturellement, en présence de cette admirable découverte, au siège de Paris en 4870-1871, et l'on se demande avec regret si le sort de notre capitale et celui de nos villes bloquées par les troupes allemandes n'auraient pas été différents si l'on eût possédé à cette époque un tel instrument !

Les signaux solaires sont, du reste, déjà en usage dans les armées actuelles. Nous avons fait mention, dans le Supplément à la télégraphie aérienne, des appareils de télégraphie optique dont sont pourvus tous les corps d'armée de différentes nations. Mais il ne s'agit ici que d'éclairs envoyés d'un poste à l'autre, répondant à des signes conventionnels. Combien différent est le photophone, par lequel on ferait parler le soleil!

Dans la marine , le photophone serait d'une évidente utilité. En mer, rien n'arrête, rien ne limite, comme sur la terre; la marche directe des rayons lumineux. On pourrait donc se parler de navire à navire, grâce à la lumière du soleil ou à la lumière électrique, comme si l'on était bord à bord.

Les phares, les sémaphores, au lieu de simples feux d'avertissement, pourraient envoyer, avec la parole, tous les renseignements nécessaires, répondre aux questions des navires en pleine mer, leur transmettre tous les avis, les recommandations utiles concernant l'entrée du port, les nouvelles du pays, etc. De véritables conversations s'établiraient ainsi entre l'équipage et les phares ou sémaphores du littoral.

Nous anticipons peut-être un peu sur l'avenir, par toutes ces prévisions séduisantes ; mais on ne peut mettre en doute que ces brillantes promesses, en ce qui

touche les applications du photophone à la correspondance parlée, sur terre et sur mer, ne se réalisent dans un temps plus ou moins éloigné. Le juste enthousiasme qu'a excité dans l'esprit de tous les physiciens , la découverte que nous venons d'exposer, excusera auprès de nos lecteurs ces espérances anticipées et impatientes.

L'inventeur du photophone a, d'ailleurs, justifié lui-même ces audacieuses prévisions sur l'avenir de son appareil. Il a conçu, par une vue supérieure, la pensée la plus audacieuse qui puisse venir à l'esprit d'un physicien. L'idée lui est venue de saisir, grâce au photophone, le retentissement des bruits qui se passent à la surface du soleil I

Supposons qu'on ait pris un grand nombre de photographies d'une même tache solaire, et que les variations de. cette tache soient assez accentuées. On ne craindra pas alors que les rayons fugitifs de la lumière qui affectent le photophone, puissent se perdre inutilement. On fera passer ces photographies devant le photophone, en les éclairant avec la lumière électrique, et les variations de lumière produites par chacune des parties de la photographie, donneront un écho des bruits qui avaient nécessairement accompagné ces variations dans l'astre radieux lui-même.

Voici comment cette idée est venue à M. Graham Bell. Pendant le séjour qu'il fit à Paris, au mois de novembre 1881, il visitait l'Observatoire de Meudon, où il avait été invité par M. Janssen, il examina avec beaucoup de soin les grandes photographies qu'on y fait pour l'étude de la surface solaire. M. Janssen lui apprit alors qu'il constatait des mouvements d'une rapidité prodigieuse dans la matière photosphérique, et M. Graham Bell eut aussitôt l'idée d'employer le photophone à la reproduction des bruits qui doivent nécessaire-

ment se produire à la surface de l'astre, en raison de ces mouvements.

M. Janssen trouva l'idée très belle, et engagea M. Graham Bell à en tenter la réalisation, à Meudon même, mettant tous les instruments de l'Observatoire à sa disposition.

Le temps s'étant montré très beau, le 6 novembre 1880, M. Graham Bell vint à Meudon, en vue de cette expérience. Une grande image solaire, de 0m,65 de diamètre, fut explorée avec le cylindre au sélénium. Les phénomènes ne furent pas assez mar-

qués pour que Ton puisse affirmer le succès de l'expérience, mais M. Graham Bell ne désespère pas de réussir par de nouvelles études.

Quoi qu'il en soit, le projet de recueillir les bruits du soleil, au moyen d'un instrument de physique, est une des idées les plus extraordinaires qui puissent venir à l'esprit d'un physicien, et nous ne saurions mieux terminer que par cette grande visée scientifique, notre Supplément aux Merveilles de la science.