LE VIOLON DE FER ET LE KÂLÉIDOPHONE

Nous nous proposons de donner ici quelques explications sur la vibration transversale des tiges solides, et des instruments de musique à la construction desquels elle peut s’appliquer.

Si nous fixons dans un étau une longue tige de fer(fig.l) et que nous promenions un archet à sa partie supérieure.

nous produirons un son musical. Recommençons la môme expérience en réduisant la longueur de la tige à dix centimètres de longueur, nous entendrons un son musical assez grave. Si nous la raccourcissons encore, le son sera plus élevé. En continuant à la diminuer successivement de longueur, le son deviendra de plus en plus aigu. Nous n’insisterons pas sur ces principes fondamentaux de l’acoustique, mais nous ferons observer que l’on peut facilement construire un instrument de musique avec une série (*) Voy., sur sir Charles Wheatstone, p. 222.

de tiges métalliques solidement fixées à une de leurs extrémités. Cet instrument, quel’on confectionne parfois pourles démonstrations des cours, et que tout le monde peut fabriquer, est connu sous le nom àe violon de fer. 11 se compose de plusieurs tiges de fer de diflêrentes longueurs, implantées très-solidement à leur base et circulairemeiil sur un plateau de bois massif. Un exécutant habile peut, à l’aide d’un archet, faire vibrer ces différentes verges et produire unemusique assez agréable. Lesboîtes à musique, où les sons se produisent par la vibration de petites languettes métalliques fixées par l’une de leurs extrémités, rentrent encore dans le même genre d’instruments musicaux.

Si l’on veut étudier les vibrations des verges, on peqt employer l’ingénieuse méthode optique que M. Wheatstone a imaginée, et que M. Tyndall a popularisée dans ses cours de physique expérimentale à l’Institution royale d’Angleterre.

M. Wheatstone fixe au sommet d’une verge métallique, attachée verticalement par sa base dans un étau, une perle de verre très-légère et argentée <à l’intérieur, de façon qu’elle forme un véritable miroir, sur lequel on fait tomber un faisceau de lumière qui, par réfiexion, produit sur un écran un point très-brillant. Lorsque la verge est mise en vibration, ce point met pleinement en évidence le caractère propre de ses vibrations. Une aiguille à tricoter prise dans un étau, et sur la pointe libre de laquelle on a fixé à la glu marine une petite boule argentée, donne une idée suffisante de ce phénomène. Avec l’instrument plus complet de M. Wheatstone, qui a reçu le nom de hiléidophone, on obtient de cette manière de très-belles figures qui se produisent sur l’écran.

Fixons la verge horizontalement dans l’étau, ditM. Tyndall (') , et faisons tomber sur la perle argentée de son extrémité un faisceau de lumière électrique, qui nous donnera un point lumineux comparable au soleil par son éclat. Installons une lentille convergente sur le trajet du rayon réfléchi en avant de la perle très-éclairée. Écartons la verge ethichons-la. Le point brillant décrit un ruban de lumière d’abord rectiligne, mais qui s’épanouit rapidement en ellipse, devient un cercle, redevient une ellipse, et finit par être encore une ligne droite, prête à se transformer de nouveau. Ces transformations successives viennent de ce qu’une verge ainsi fixée dans un étau ne vibre pas seulement dans la direction suivant laquelle on l’a lâchée, mais aussi perpendiculairement à cette direction. La courbe décrite résulte de la combinaison de deux vibrations rectangulaires. Il nous sera facile de constater qu’en même temps que la verge vibre tout entière, elle peut se diviser en segments vibrants. En l’attaquant convenablement au moyen d’un archet, nous amenons la figure projetée à représenter un cercle dentelé (fig. 2), résultant d’un certain nombre de petites ondulations superposées à la grande. La verge, en même temps, rend un son musical que nous n’entendions pas bien quand elle vibrait tout entière ; c’est que ses oscillations étaient de fait trop lentes pour devenir sonores. Les vibrations qui produisent ces sinuosités, et qui correspondent à la première division de la verge, sont à peu près six fois et un quart plus rapides que les vibrations de la verge entière. Attaquons de nouveau avec l’archet : le ton de la note s’élève, les dentelures courent plus serrées les unes après les autres, formant sur l’écran un peigne lumineux circulaire (fig. 3), à dents plus petites et plus nombreuses, plus beau encore que le précédent; il résulte des vibrations de la seconde division de la tige, dix-septfois et un tiers (17 ‘Vse) rapides que les vibrations de la tige entière. Chaque changement de son survenu dans la tige se dessine ainsi sur l’écran.

(*) Le Son, par .lohn Tyndall. Paris, Gaiithier-Villars. 1865.

Si on frappe la verge de 1er près de son extrémité fixe, on obtient d’autres figures de vibrations dont nous représentons quelques spécimens (fig. 4), d’après Wheatstone,

qui les a obtenues le premier. Si l’on éclaire les boules argentées avec deux foyers au lieu d’un seul, avec deux bougies , par exemple , on double les figures , et on a ainsi

Différentes figures obtenues avec le kaléidophone de Wheatstone.

sur l’écran deux points brillants qui décrivent chacun sa ligne sinueuse, lorsque l’aiguille à tricoter exécute ses vibrations. Ces courbes forment des dessins remarquables, toujours changeant avec les sons produits , et qui varient à l’infini.