CHAPITRE VIII
Explication des sons musicaux et harmoniques. — Voix capable de briser le verre. — Sons musicaux provenant de la vibration de la colonne d'air. — Delà vibration des corps solides. — Kaleidophone. — Singulières figures acoustiques produites sur une couche de sable , par les vibrations de plaques de verre. — Des mem branes étendues. — Vibrations de règles plates et de cylindres de verre. — Silence produit par la réunion de deux sons. — Ténèbres produites par la réunion de deux lumières. — Explication de ces effets singuliers.
— Automate acoustique. — Troupeau bêlant de Droz.
— Oiseau chantant de Maillardet. — Joueur de flûte de Vaucanson. — Son joueur de chalumeau et de tambour. — Machine parlante du Baron Kempelen.
— DeKratzenstein. — Recherches de M. faillis.
Parmi les découvertes modernes , les plus remarquables sont relatives à la production des sons harmoniques. Nous sommes tous familiarisés avec les effets des instrumens de musique, depuis la basse-taille jusqu'aux sons aigus de la harpe juive. Nous sommes soumis à leur magique influence , soit que l'oreille éprouve le charme de leur mélodie , soit que le cœur soit agité par les sympathies qu'ils font naître. Mais quoique nous puissions admirer leur forme extérieure et l'adresse de l'artiste qui les a construits, on songe rarement à s'informer de la cause de leurs combinaisons extraordinaires.
Les sons de toute nature sont transmis à l'organe de
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Fouie à travers l'air ; et si cet élément n'existait pas , toute la nature serait ensevelie dans le plus profond silence. Les bruits de toute espèce , musicaux ou discorda ns , hauts ou bas , se meuvent à travers l'air de notre atmosphère à la surface de la terre , avec une vitesse de xogo feet (3 8 r mètres) par seconde, ou 765 miles (ia3o kilomètres) par heure, mais dans le gaz acide sulfurique, le son ne parcourt que 75 1 feet (229 mètres) par seconde , tandis que dans le gaz hydrogène il se meut avec la vitesse étonnante de 3000^^(91 5 mètres). Dans un fluide, ou à travers un corps solide, sa vitesse est plus rapide encore. Dans l'eau , elle est de 4708 feet ( 1 435 mètres) par seconde ; dans Tétain , de 8175 feet (2493 mètres); dans le fer, le verre et les bois, elle est de i853o feet (565i mètres). Quand la rapide succession d'un son simple et séparé a lieu , elle produit un son continu de même qu'un cercle de lumière est produit par le bout enflammé d'un bâton que Ton fait tourner rapidement. Pour qu'un son seul se manifeste à l'oreille , près de seize sons séparés doivent en suivre un autre chaque seconde. Quand ces sons sont exactetement semblables et reviennent à des intervalles égaux, ils forment un son musical. Pour tirer de tels sons de l'air, il faut que l'air reçoive au moins seize impulsions également distantes, ou seize coups par seconde. Le moyen le plus ordinaire de produire cet effet est de faire vibrer une corde ou un fil métallique AB lig . 40 , attaché entre deux points fixes A et B. Si la corde est pincée , ou frappée soudainement par le milieu , elle vibrera entre ces deux points fixes , comme le montre la figure , passant alternativement de chaque côté de l'axe AB , les vibrations diminuant graduellement par la résistance de l'air jusqu'à ce que la corde revienne en repos. Ses vibrations d'ailleurs peuvent être maintenues , en passant dessus un archet graissé de colophane, et tandis qu'elle vibrera , elle donnera ftn son correspondant à la
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rapidité de ses vibrations et provenant des coups successifs ou impulsions données à l'air par la corde. Ce son est appelé le son fondamental de la corde , et sa pénétration ou son intensité s'accroît avec le nombre des vibrations que la corde fait par seconde. Si maintenant nous touchons légèrement la corde vibrante A'B' avec le doigt, ou avec une plume, en son point milieu C fig. 40, elle produira un son plus aigu, mais plus beau qu'avant, et tandis que l'étendue de ses vibrations sera diminuée , leur fréquence sera doublée. De même si l'on touche la corde A" B" fig. 40 , en un point C , de manière que A" C soit le tiers de A'" B", la note sera plus aiguë encore et correspondra à trois fois le nombre des vibrations. On devait s'attendre à tout ceci , mais la partie étonnante de l'expérience , c'est que la corde A' B' se divise elle-même en C en deux parties A* C, CB\ la partie A'C vibrant autour de A' et C comme points fixes ♦ et la partie CB' autour de C et de B'; mais toujours de manière que la partie A* C est à la même distance de l'un des côtés de Taxe A' B', comme l'indique A m C , tandis que la partie B' C est de l'autre côté comme l'indique C » B'. Il suit de là que le point C étant toujours poussé par deux forces égales et opposées, reste en repos comme s'il était absolument fixe. Ce point stationnaire se nomme nœud, et les parties vibrantes A m C, C n B' en sont les centres. Il en est de même pour la corde A" B" ; les points C et D sont les nœuds ; et d'après ce même principe , une corde peut être divisée en ue certain nombre de parties vibrantes. Pour prouver que la corde vibre ainsi dans ses égales subdivisions , il suffit de placer un chevron de papier sur différentes parties de la corde. Aux nœuds C et D , le papier reste en repos , tandis qu'en m ou en n , au milieu des ventres , le papier tombe ou du moins est violemment agité.
Les sons aigus donnés par chacune des parties vibrante* sont appelés sons harmoniques; ris. accoiupa-
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gnent le son fondamental de la corde , de la même manière que nous avons déjà dit que l'œil voit les couleurs accidentelles ou harmoniques quand il est affecté par la couleur fondamentale .
La subdivision de la corde et par conséquent la production des sons harmoniques peut être effectuée sans toucher la corde du tout , et par les moyens de Faction sympathique transmise par l'air. Si par exemple une corde AB , fig. 40 , est en repos , et qu'une corde plus courte A" C , le tiers de sa longueur, fixée aux deux points A" et C , vibre dans la même chambre , la corde A B vibrera en trois ventres semblables à A" B", produisant les mêmes sons harmoniques que la petite corde À" G.
C'est à raison de cette propriété des corps sonores , que les chanteurs dont la voix est très puissante parviennent à briser un verre près duquel ils chantent la note fondamentale ; c'est par cette même communication sympathique des vibrations que deux pendules fixées sur le même mur, ou deux montres reposant sur la même table , prennent la même marche , tandis qu'elles ne s'accorderaient pas si elles étaient placées dans les appartemens séparés. M.Ellicott a même observé que les vibrations d'un pendule modèrent ceux d'un autre, et que réciproquement le pendule ralenti réagit sut les oscillations de l'autre.
Tout le monde connaît la production des sons musicaux par les vibrations d'une colonne d'air dans un tilyau ; mais le mécanisme extraordinaire qui s'effectue est principalement connu des savans. Une colonne d'au* dans un tuyau, devient vibrante eu soufflant par son extrémité ouverte , comme une fldte de Pan , ou bien en soufflant dans un trou placé de côté , comme avec une flûte traversière, ou bien en soufflant dans une petite ouverture appelée anche , à coups de langue , comme avec une clarinette. Pour bien comprendre la nature-de
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cette vibration , soit AB fig. 41, un tuyau ou tube, et plaçons-y un ressort spirale AB dont le pas d'hélice soit égal , chaque extrémité de la spirale étant fixée à chaque extrémité du tube. Ce ressort élastique peut être supposé représenter l'air dans un tuyau , lequel y est d'une égale densité partout. Si vous pincez le ressort en m et que vous poussiez le point m vers A et B successivement , cela vous donnera une bonne idée de la vibration d'une colonne élastique d'air. Quand m est poussé vers A , le ressort spirale sera comprimé ou condensé comme on le voit en m A, fig. 41 » tandis que de l'autre bout il sera dilaté ou raréfié comme on le voit en m B , tandis que dans le milieu du tube, il aura le même degré de compression que dans «. Quand le ressort est tiré à l'autre extrémité du tube B, il est condensé comme on le voit en m B c, et dilaté vers A. Or quand une colonne d'air vibre dans un tuyau AB , le tout s'élance alternativement de B en A , comme dans b , et de A en B comme dans c, étant condensé à l'extrémité A h , et dilaté ou raréfié à l'extrémité B , tandis que dans c , il est raréfié en A et condensé en B , conservant sa densité naturelle au point milieu entre A et B. Dans le cas du ressort, les extrémités A , B , sont alternativement lancées en dehors et tirées en dedans , par le ressort ; l'extrémité A étant poussée en dehors. 0, et B tirée en dedans , tandis que dans c , A est tirée, en dedans et B en dehors,
On peut prouver que l'air vibrant dans un tuyau est dans l'état que nous venons de décrire, en perçant de petits trous dans le tuyau et les recouvrant d'une mince pellicule. La pellicule opposée au milieu entre A et B , où les particules de l'air ont le plus grand mouve- ; ment, sera violemment agitée, tandis qu'aux points près des extrémités A et B , elle le sera de moins en moins.
Supposons maintenant deu* tuyaux A B , B C , joints
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ensemble comme dans la fig. 4a , et séparés en B par une cloison fixe ; un ressort spirale étant fixé à chacun d'eux. Supposons que le ressort AB soit poussé vers l'extrémité A , tandis que le ressort BC Test vers C, comme dans a , puis revienne , comme en b , mais toujours en directions contraires, il est évident alors que la cloison B est dans a tirée en deux sens opposés vers A et vers B , avec des forces toujours égales l'une à l'autre; c'est-à-dire que lorsque B est sollicité faiblement vers A, ce qui a lieu au commencement du mouvement , il est aussi sollicité faiblement vers C ; et que lorsqu'il l'est violemment vers A , ce qui a lieu à la fin du mouvement , il l'est aussi violemment vers C. Si donc la cloison B était mobile , elle resterait fixe cependant , pendant les excursions opposées des ressorts spirales; de plus , si l'on ôte la cloison, et qu'on boucle l'extrémité d'un ressort spirale à celle d'un autre , le nœud au point de jonction restera stationnaire pendant les mouvement des ressorts , parce, qu'à chaque instant ce point est sollicité par des forces égales et opposées. Si l'on joint de même , trois, quatre ou cinq ressorts spirales , on peut les concevoir tous vibrans de la même manière entre leurs nœuds.
D'après ces mêmes principes, nous pouvons concevoir une longue colonne d'air sans cloisons , se divisant en deux , trois ou quatre colonnes plus petites , dont chacune vibre entre ses nœuds de la même manière que le ressort spirale. Au point milieu de chaque colonne vibrante, l'air sera de sa densité naturelle, celle de l'atmosphère, tandis qu'aux nœuds B, etc., il sera dans un état de condensation ou de raréfaction alternative.
Si , quand l'air vibre en ime colonne dans le tuyau AB, comme dans la fig. 41, en a, b, c, nous concevons un trou fait dans le milieu , l'air atmosphérique ne s'y élancera point pour troubler la vibration , parce
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que l'air, dans le tuyau et en dehors , a exactement la Miéme densité. De plus , si , au lieu d'un simple trou , on découpait un anneau au point milieu , l'air vibrerait comme avant. Mais , si l'on perce un trou entre le milieu et l'une des extrémités , où la colonne vibrante doit être dans un état de condensation ou de raréfaction , Fair s'élancera en dehors ou en dedans , pour rétablir l'équilibre. L'air opposé au trou sera amené alors à l'état de l'air extérieur, comme celui du milieu du tuyau; il deviendra le milieu d'une colonne vibrante, et toute la colonne d'air, au lieu de vibrer comme une seule colonne , vibrera comme deux , chaque colonne vibrant avec une vitesse double, et produisant Jes sons harmoniques avec le son fondamental de toute la colonne , de même que nous l'avons expliqué déjà pour les ressorts vibrans.
En ouvrant d'autres trous , on peut subdiviser une colonne vibrante en autant de colonnes vibrantes que l'on voudra. Les trous des flûtes, des clarinettes et autres instrumens à vent , ne sont pas faits pour autre chose. Quand on les ferme tous , l'air vibre en une seule colonne ; quand on les ouvre et qu'on les ferme successivement , le nombre des colonnes vibrantes s'accroît ou se diminue à volonté ; par conséquent , les sons harmoniques varient de même.
Ces phénomènes, quelque curieux qu'ils soient, le sont moins encore que ceux prodiûts par les vibrations des corps solides. Une verge ou baguette , soit de métal , soit de verre , peut vibrer longitudmalement ou latéralement.
Une verge de fer vibrera longitudmalement , comme une colonne d'air, si vous la frappez à l'une de ses extrémités dans la direction de sa longueur, ou si vous la frottez dans la même direction avec un doigt mouillé , mais elle produira la même note fondamentale qu'une colonne d'air dix à onze fois plus longue , parce que le
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son se transmet bi«n plus vite dans le fer que dans l'air. Quand la baguette de fer vibre ainsi suivant sa longueur, les mêmes changemens que nous avons indiqués fig. 41, comme produits dans un ressort "spirale , ou dans une colonne d'air, ont beu dans le métal. Toutes ses particules se meuvent alternativement vers  et vers B , le métal étant , dans l'un des cas , condensé à l'extrémité vers laquelle les particules se meuvent , et étendu à l'extrémité à partir de laquelle elles se meuvent , tout en conservant leur densilé naturelle au milieu de la verge. Si l'on tient cette verge par le milieu , en y appliquant doucement le pouce et l'index , et si on la frotte dans le milieu de A B ou de BC avec un morceau de drap saupoudré de résine , ou avec un archet bien graissé de résine en travers de la baguette , elle se divisera elle-même en deux parties vibrantes AB, BC, dont chacune vibrera, ainsi que l'indique la fig. 42 , pour les deux colonnes adjacentes d'air, la section de la baguette , ou les particules qui composent cette section en B, restant dans un repos parfait. En tenant la baguette par un point intermédiaire de A en B , en sorte que la distance à partir de A jusqu'à l'index et au pouce, soit d'un tiers, d'un quart, d'un cinquième, etc., de toute la longueur AC , et en frottant une des divisions à son milieu , la baguette se divisera elle-même en 3, 4, 5, etc., parties vibrantes , produisant des sons harmoniques correspondans.
On peut faire vibrer une baguette de fer latéralement ou transversalement , en fixant l'une de ses extrémités solidement dans un étau , et laissant l'autre libre ; ou bien en fixant ses deux bouts ou les laissant libres tous deux. Quand une baguette , fixée par l'un de ses bouts , l'autre restant libre , vient à vibrer, son mode de vibration peut être rendu évident à l'œil : M. Wheatstone a inventé exprès un instrument curieux appelé kaléidophonc, que représente la fig. 43. Il se compose de deux
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bases circulaires de bois AB , d'environ 9 inehes (228 millimètres ) de diamètre , et de 1 inche (2 5 millimètres) d'épaisseur, ayant quatre douilles de cuivre solidement fixées en C , D, E , F. Dans chacune de ces douilles se vissent quatre baguettes verticales d'acier , chacune de i.3 à 14 inehes (3a5 à 45o millimètres) de long, l'une carrée , l'autre cylindrique coudée , et les deux autres rondes de deux diamètres différens. Aux extrémités de ces baguettes sont fixés de petits grains de terre étamés, isolés ou en groupe , en sorte que , lorsque la lumière du soleil ou d'une lampe frappe sur l'instrument, chaque tùte de baguette réfléchit des images brillantes du soleil ou de la lampe. Si chacune de ces baguettes vibre , les images lumineuses forment des lignes courbas symétriques dans un état constant de variation , chaque baguette différente produisant des courbes différentes , ainsi que l'indique la fi g» 44.
Le mélodion, instrument d'une grande puissance, embrassant cinq octaves , agit par les vibrations de baguettes métalliques d'inégales longueurs , fixées par l'un des bouts et libres par l'autre. Une plaque étroite et mince de cuivre est vissée à l'extrémité libre de chaque baguette, perpendiculairement à sa longueur; sa surface est recouverte d'un petit morceau de feutre saupoudré de résine» La plaque mince est près de la. circonférence d'ua cylindre tournant , et , en touchant la clé , on la fait arriver en contact avec le cylindre tournant, de manière à produire un son. La douceur et la puissance de cet instrument sont au-dessus de tout , et , tel est le caractère des sons , que les person-. »es d'un tempérament nerveux ne peuvent y résister. >
Ces vibrations des plaques métalliques ou de verre, de diverses formes , produisent une série de phénomènes extraordinaires , que l'on peut obtenir de la manière la plus simple : ce sont des figures régulières d'une infinie. Wiété produites par de la poussière de sable ou de lycor
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la même plaque tenue de même, on joue de l'archet sur une partie à 3o° du point pincé à la circonférence , le sable formera les six rayons que Ton voit dans b. Si le centre de la plaque est laissé libre, on obtient des courbes comme celles que représen* tent c et cl. Quand la plaque est pincée près de son bord, et l'archet appliqué à 45° du point pincé, un cercle de sable passe par ce point , et deux diamètres de sable perpendiculaires l'un à l'autre , se forment comme dans c. Quand un point de la circonférence est pressé contre un obstacle fixe , et que l'archet est appliqué à 3o° de ce point , on a la configuration d.
Si , au lieu d'une plaque solide , on prend une membrane étendue , et qu'on y répande du sable , le sable y formera des figures , même par les vibrations que l'air communique à la membrane. Pour faire ces expériences, on étend une feuille de papier mince , tel que du papier à calque, sur l'ouverture d'un verre à patte , et on l'y fixe avec de la colle. Quand le papier est sec , on y répand une couche de sable sec. Si l'on place ensuite ce petit appareil sur une table, et qu'on tienne par dessus une plaque de verre vibrante produisant les ûg. 47, le sable se rangera sur le papier , suivant la même figure qu'il affecte sur le verre ; si la plaque de verre, au lieu de vibrer horizontalement , vibre suivant une position inclinée , les figures sur le papier changeront avec l'inclinaison , et le sable prendra les arrangemens les plus curieux. Les figures ainsi produites , varieront avec la grandeur de la membrane , avec sa substance , avec sa tension , et avec sa forme. Quand les mêmes figures se présentent plusieurs fois de suite , le souffle humide de l'haleine sur le papier en changera le degré de tension , et produira une figure tout -à-fait nouvelle, laquelle, après évaporation de l'humidité momentanée, reprendra sa forme première, après une suite de transformations intermédiaires. L« tuyau d'une orgue à la distane* de quelques pwds,
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ou lès notes d'une flûte à la distance d'un demi-pied', détermineront l'arrangement du sable sur la membrane, en figures qui varieront continuellement arec le son qui sera produit par l'instrument.
La manière dont les règles plates et les cylindres de verre accomplissent leurs vibrations est vraiment remarquable. Si une plaque de verre d'environ vingt-sept In clics (685 millim.) de long, sur * 0 d'inches ( i5 millimètres) de largeur et à'inch. (i millim. \ d'épaisseur , est tenue par les bords entre l'index et le pouce , ayant sa surface inférieure près chaque extrémité, frottée avec un morceau de drap mouillé, le sable laissé sur la surface supérieure , s'arrangera lui-même en lignes parallèles perpendiculaires à la longueur de la plaque. Si la place de ces lignes est marquée avec une trace d encre, qu'on retourne la règle de verre sens dessus dessous , et qu'on la fasse vibrer comme précédemment, le sable s-'accumulera dans les lignes intermédiaires aux premières lignes , de manière que les mouvemens de la demi-épaisseur de la règle, sont précisément l'inverse de ceux des parties correspondantes de l'autre moitié.
Comme ces phénomènes singuliers n'ont pas encore été exploités par les magiciens savans, nous nous contenterons de cette courte notice à leur égard ; mais il est encore une autre propriété du son analogue à celle de la lumière , trop remarquable pour la passer sous silence. Cette propriété a plus de merveilleux que de résultat pour la science : deux sons forts peuvent produire le silence, et deux lumières fortes produire les ténèbres.
Si deux cordes égales et semblables , ou deux colonnes d'air dans des tuyaux égaux et semblables , exécutent exactement 100 vibrations dans une seconde , elles produiront chacune des ondulations égales de son , et ces ondulations s'uniront en produisant un son non interrompu , double de celui des sons entendus séparément. Si les deux cordes ou les deux colonnes d'air no
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âont pas à l'unisson , mais presqu'à l'unisson , comme dans le cas où l'une vibrerait 100, et l'autre toi fois en une seconde , alors à la première vibration , les deux sons en formeront un deux fois plus fort que l'un des deux ; mais l'un dominera l'autre par degrés, jusqu'à ce qu'à la cinquantième vibration, il ait gagne une demivibration sur l'autre. A cet instant , les deux *oi» se détruiront l'un l'autre , et un intervalle de silence parfait aura lieu. Le son recommencera instantanément, s'accroîtra graduellement jusqu'à ce qu'il devienne plus fort à la centième vibration , où les deux vibrations s'unissent en un son double de chacune. Un intervalle de silence aura lieu de nouveau à la i5o c , a5o c , 35o« vibration , ou chaque seconde ; tandis qu'un son de force double s'entendra à la 200 e , à la 3oo e et à la 400* vibration. Quand les sons ne sont pas à l'unisson, ou qu'il y a une grande différence entre le nombre des vibrations que les deux cordes ou les deux colonnes d'air achèvent en une secoiide , les sons successifs et les interval 1rs de silence forment un vrai charivari. Avec un orgue puissant , cette expérience est très belle , la répétition des sons Itou , hou , hou , représentant le double son, et l'intervalle de silence qui provient de l'extinction totale des deux sons séparés.
Le phénomène correspondant , pour la lumière , est peut-être plus surprenant encore Si un rayon de lumière rouge provient d'un point lumineux , et tombe sur la rétine , on voit distinctement l'objet lumineux dont il provient ; mais si un autre pinceau de lumière rouge s'échappe d'un autre point lumineux , quelque part qu'il soit situé , pourvu que la différence entre sa distance et celle de l'autre poiut lumineux , à partir du point de la rétine sur lequel tombe le premier rayon , ne soit pas. plus de îfj millième d'un inck (de 25 millimètres ) v ou exactement deux fois , trois fois , quatre fois celtedistance ; si un second rayon tombe sur le. môme point
MAGIK NATUHELLF.
de la rétine, l'une des lumières accroîtra l'intensité de 1 autre , et 1 œil verra dix fois autant de lumière que quand il ne recevait que l'un des deux rayons séparément. Tput ceci n'est pas autre chose que ce que nous devions attendre de notre expérience ordinaire. Mais si la différence entre les distances des (Jeux points lumineux est seulement moitié de ^f, millième d'un inch (o, nullim. 00009), ou bien ij, 2 J, 3i, 4! fois cette distance , l'une des lumières éteindra l'autre et produira des ténèbres absolues. Si les deux points lumineux sont situés de manière que la différence de leur distance a la rétine soit intermédiaire entre 1 et 1 1 ou 3 et 2; au dessus de ^ millième Vinches (o, mfflim*. tre 00009) , l'intensité de l'effet qu'ils produiront vanera des ténèbres absolues au double de l'intensité de chacune des lumières : à 1 \ , 2 1 , 3J , de fois o, millimètre 00009 » l'intensité des deux lumières combinées ne sera simplement que celle de l'une des deux lumières agissant seule. Si les lumières , au lieu de tomber sur la rétine , tombent sur une feuille de papier blanc le même effet sera produit ; une tache noire paraissant dans 1 un des cas , et une tache brillante dans l'autre avec des degrés intermédiaires de vivacité dans les cas intermédiaires. Si les deux lumières sont violettes, la différence des distances auxquelles ont lieu les précèdent phénomènes, sera de ^ millième à 1 inch (o, millimètre 00016) et intermédiaire entre ( o, millim. 00009 et o, millim. 00016) pour les couleurs intermédiaires. Ce phénomène curieux peut aisément se produire à la vue, en faisant entrer la lumière du soleil dans une chambre obscure à travers un trou du 40* ou du 5o« d un inch (o, millim. 635 ou o,5o8) de diamètre et recevant la lumière sur une feuille de papier. Si l'on tient une aiguille ou un morceau de ûl métallique très mince dans cette lumière et que l'on examine son ombre , on trouvera que l'ombre se compose de bandes
brillantes et sombres se succédant alternativement , la bande du milieu ou Taxe de l'ombre restant brillante. Les rayons de lumière qui sont courbés dans l'ombre, et qui se rencontrent au milieu de l'ombre , ont exactement la même longueur , en sorte qu'ils y forment une frange brillante d'une intensité double de chaque; mais les rayons qui tombent sur un point de l'ombre à une certaine distance du milieu , ont une différence dans la lougueur de leurs traces , correspondante à cette différence à laquelle deux lumières se détruisent l'une l'autre , en sorte qu'une bande noire est produite de chaque côte du milieu d'une bande brillante. A une plus grande distance du milieu , la différence est telle , qu'elle produit une bande brillante et ainsi de suite, une bande brillante et une bande sombre se succédant jusqu'aux bords de l'ombre.
L'explication que les savans ont donné de ces étranges phénomènes est très satisfaisante et très facile à comprendre. Quand une ondulation se forme à la surface d'une eau tranquille , en y jetant une pierre , l'ondulation marche sur la surface , sans que jamais l'eau soit portée en avant ; mais l'eau s'élève simplement en un bourrelet et retombe en un creux , chaque portion de la surface éprouvant à son tour une élévation et une dépression. Si l'on suppose que deux ondulations égales et semblables soient produites par deux pierres séparément , et si elles atteignent le même lieu à la fois , c'està-dire , si les deux élévations coïncident exactement , elles uniront leurs efforts et produiront une ondulation deux fois aussi forte ; mais si l'une des ondulations se trouve juste assez bien devant l'autre , pour que le creux de l'une coïncide avec l'élévation de l'autre , et l'élévation de cette autre avec le creux de la première , les deux ondulations s'effaceront ou se détruiront l'une l'autre , l'élévation de l'une remplissant à demi le creux de l'autre et le creux de cette autre prenant la moitié d©
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l'élévation de la première, de manière à ce que la surface reste de niveau. Ces effets se manifesteront en jetant deux pierres égales dans une eau tranquille , et l'on verra qu'il y a certaines courbes de la forme des hyperboles où l'eau est tout-à-fait tranquille , à cause des ondulations égales s'effaçant l'unejpar l'autre , tandis que dans d'autres parties adjacentes, l'eau s'élève à une hauteur correspondante aux deux ondulations réunies.
Le flux et le reflux de l'Océan offrent un bel exemple de ce principe. Les deux ondulations immenses provenant de l'action du soleil et delà lune sur l'Océan , produisent nos hautes marées par leur combinaison, ou quand les élévations de chacune coïncident ; les morteseaux ou basses marées ont lieu quand l'élévation de Tune des ondulations coïncide avec la dépression del'autre. Si le soleil et la lune exerçaient la même force exactement sur l'Océan , ou produisaient des ondulations de flux et reflux de même grandeur , alors la morte-eau disparaîtrait , et la haute marée serait le double de l'ondulation produite séparément par le soleil' et par la lune. Le port de Batsha offre un exemple de l'effet de l'égalité de deux vagues qui arrivent par deux canaux de longueur différente , et qui s'effacent l'une l'autre.
Maintenant , comme le son est produit par les ondulations de l'air, et que la lumière est produite par des ondulations aussi du milieu éthéré qui remplit toute la nature et qui occupe les pores des corps transparens , la production du son et du silence par deux sons forts , ou de la lumière et de l'obscurité par deux lumières brillantes, peut s'expliquer de la même manière que nous venons d'expliquer l'accroissement et la destruction des vagues formées sur la surface de l'eau. Si la théorie de la lumière est exacte , la largeur d'une ondulation de lumière rouge sera o mm , 00009, la largeur d'une-
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ondulation de lumière verte sera o mn, ,oooia, et la largeur d'une ondulation de lumière violette sera o mm , 00016.
Parmi les merveilles de l'industrie moderne, nous devons compter ces beaux automates qui imitent les mouvemens et les actions de l'homme et des autres animaux. Je vais donc décrire ici quelques-uns des automates acoustiques les plus remarquables , dans lesquels la production du son musical et vocal a été le but principal de l'artiste.
Tlusieurs pièces ingénieuses de mécanisme acoustique ont été de tems en tems montrées en Europe. Le célèbre mécanicien suisse , M. L. Droz , a fait pour le roi d'Espagne un mouton automate qui imitait parfaitement le bêlement de cet animal , et un chien automate veillant sur une corbeille de fruits , de laquelle on ne pouvait ôter aucun fruit sans que le chien se mît à aboyer jusqu'à ce que le fruit fût replacé.
L'oiseau chanteur de M. Maillardet , que l'on montrait à Édimbourg , il y a quelques années , est encore plus étonnant (1). Une boîte ovale de 3 inches (76 millimètres ) de long , était placée sur une table ; le couvercle se levait , et un oiseau-mouche , du plus beau plumage , sortait de son nid. Après avoir battu des ailes , il ouvrait son bec et gazouillait quatre ramages différens de la plus grande beauté. Il se remettait ensuite sur son nid , et le couvercle de la boîte se refermait. On dit que ce mécanisme avait des ressorts dont l'action ne durait que quatre minutes. Comme il n'y avait pas d'espace suffisant pour placer divers tuyaux produisant une grande variété de notes , l'artiste n'avait mis qu'un seul tuyau, dont le raccourcissement et l'alongement s'opérant à l'aide d'un piston , produisaient toutes les notes nécessaires.
(1) M. L. Droz avait précédemment exécuté un automate semblable.
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Tout ingénieuses que soient ces pièces mécaniques , elles sont bien peu de chose en comparaison de celles de Vaucanson , qui avaient précédemment étonne l'Europe. Ses deux automates principaux étaient le joueur de flûte, et le joueur de chalumeau et de tambourin. Le joueur de flûte fut achevé en 1736, et produisit la plus grande sensation partout où on le montra. Quand il arriva à Paris , il y fut reçu avec défiance. Les sa vans français se souvenaient de l'histoire de M. Raisin , l'organiste de Troyes , qui avait montré un automate joueur de harpe qui avait étonné toute la cour de France par la variété de son jeu. Le roi ne put retenir sa curiosité , et ayant insisté pour examiner le mécanisme , on trouva dans l'automate un joli petit musicien , de l'âge de cinq ans environ. H était donc naturel de se méfier du mécanisme qu'apportait Vaucanson ; mais cet artiste détruisit de suite toute méfiance , en montrant et expliquant le jeu de toute la machine à une commission de l'Académie des Sciences. Ce coq)s savant fut étonné de l'industrie de l'artiste , et n'hésita pas à déclarer que le mécanisme employé pour produire les sons de la flûte , accomplissait de la manière la plus exacte toutes les opérations d'un bon joueur de flûte, et que l'artiste avait imité la nature , dans les moyens qu'elle emploie et dans les effets qu'elle produit , avec un soi* qui surpassait toute attente. En 1738 , M. Vaucanson publia un mémoire , approuvé par l'Académie , dans lequel il donna une description détaillée de son mécanisme et des principes de sa construction. Je vais tâcher d'extraire de ce mémoire une description de l'automate , aussi intelligible que possible , sans le secours de figures nombreuses.
Le corps du joueur de flûte était haut de 5 pieds 1 , environ ; il était placé sur un morceau de rocher surmontant un piédestal carré de 4 pieds J- de hauteur sur 3 pieds ~- de largeur. Quand le panneau qui formait le
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devant du piédestal était ouvert , on y voyait à droite un mouvement d'horlogerie qui , à l'aide de plusieurs roues, donnait un mouvement de rotation à un axe d'acier d'environ a pieds J de long , ayant des manivelles à six points équidistans dans sa longueur, mais en différentes directions. A chaque manivelle était attachée une corde qui descendait et était fixée par son autre extrémité au plateau supérieur d'un soufflet de 2 pieds l de long sur 6 de large. De cette manière l'axe d'acier faisait mouvoir successivement six paires de soufflets arrangés le long du piédestal.
A la partie supérieure du piédestal et sur chaque soufflet , existe une poulie double dont l'un des tours est de 3 pouces de diamètre et l'autre de 1 pouce La corde venant de la manivelle s'enroule sur le tour le plus petit de la poulie , et la corde fixée au plateau supérieur du soufflet , sur le tour le plus grand de la poulie. Par ce moyen , le plateau supérieur du soufflet s'élève plus haut que si les cordes y étaient directement appliquées à partir des manivelles.
Sur les tours les plus grands de trois de ces poulies , c'est-à-dire de celles à main droite , sont enroulées trois cordes qui , par le moyen de diverses petites poulies , aboutissent aux trois autres soufflets placés au sommet de la boîte.
La tension de la corde , quand elle commence à élever le plateau des soufflets auxquels elle est attachée, fait mouvoir un levier placé au-dessus , entre l'axe et la double poulie , dans le milieu de la plus basse région de la boîte. L'autre extrémité de ce levier tient ouverte la soupape du plateau inférieur des soufflets , et permet à l'air d'entrer librement, tandis que le plateau supérieur s'élève en accroissant la capacité du soufflet. Par ce moyen , on gagne non-seulement de la force , puisque l'air passe plus librement par la soupape , mais le battement produit par l'action de l'air sur les soupapes est
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entièrement évité, et les neuf soufflets fonctionnent avec une grande facilité , sans le moindre bruit.
Ces neuf soufflets déchargent leur vent dans trois tubes différens et séparés. Chaque tube reçoit le vent de trois soufflets , les plateaux supérieurs de chacun d'eux étant chargés d'un poids de quatre livres, ceux de la seconde série de trois soufflets n'étant chargés que de deux livres, et ceux de la troisième série n'ayant aucun poids. Ces trois tubes s'élèvent à travers le corps de la figure et se terminent en trois petits réservoirs placés dans son tronc. Ces réservoirs alors se réunissent en un seul qui , s'élevant dans la gorge, forme par son élargissement la cavité de la bouche terminée par deux petites lèvres qui s'appuient sur le trou de la flûte. Ces lèvres peuvent s'ouvrir plus ou moins, et par un mécanisme particulier, elles peuvent avancer sur le trou de la flûte ou reculer. Dans la cavité de la bouche se trouve une petite langue mobile pour ouvrir et fermer le passage du vent entre les lèvres.
Lés mouvemens des doigts , des lèvres et de la langue s'accomplissent à l'aide d'un cylindre tournant de trente pouces de long et de vingt-un pouces de diamètre. Par le moyen de chevilles et d'arrêts de bronze fixés à quinze divisions différentes de sa circonférence , quinze leviers différens,semblables à ceux d'une boîte d'orgue, sont levés et abaissés. Sept de ces leviers règlent les mouvemens de sept doigts pour fermer les trous de la flûte , ce qui s'exécute par le moyen de chaînes d'acier s'élevant à travers le corps et dirigées par des poulies à l'épaule, au coude et aux doigts. Trois autres de ces leviers communiquant avec les soupapes des trois réservoirs, règlent l'entrée de l'air de manière à produire un son plus fort ou plus faible. Un autre levier ouvre les lèvres pour laisser un libre passage à l'air, et un autre les contracte pour L'effet opposé. Un troisième levier recule les lèvres de l'orifice de la flûte ou les en rapproche. Le
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dernier levier maintient la langue à l'orifice de la flûte.
Telle est , en peu de mots , la disposition générale de la machine qui exécute les mouvemens d'un joueur de flûte. Les airs qu'il jouait étaient probablement les mêmes que ceux qu'aurait pu faire entendre un joueur de flûte vivant , et la construction de l'automate ainsi que ses exercices firent pendant plusieurs années , les délices et l'étonnement des savans et des musiciens de l'Europe.
Encouragé par le succès de cette machine ,. M. Vaucanson montra en 1741 d'autres automates qui furent au moins autant admirés. L'un de ces automates était un canard , qui faisait tous les mouvemens de l'animal vivant, et qui non-seulement prenait sa nourriture, mais la digérait ; l'autre automate était un joueur de fifre et de tambourin > mécanisme qui exigeait toutes les ressources: de l'esprit inventif du constructeur. Ayant commencé cette machine sans songer à toutes ses difficultés , il fut souvent tenté de l'abandonner, mais sa patience et son adresse triomphèrent enfin de toutes ces difficultés, et il vint à bout de construire un automate qui exécutait des airs complets , et qui surpassait même, les meilleurs, joueurs de fifre et de tambourin.
La figure était sur un piédestal, et habillée en berger. Il tenait d'une main un flageolet et de l'autre une baguette du tambourin dont il accompagnait ses airs de flageolet qui étaient au nombre de plus de vingt. Le flageolet n'avait que trois trous , et la variété de ses tons dépendait principalement de la variation convenable de la force du vent et des différens degrés d'ouverture ou de fermeture des trous. Ces variations dans la force duvent exigeaient une rapidité que l'oreille pouvait à peine suivre, et l'articulation delà langue se prétait aux notes, les plus vives, autrement l'effet eût été loin d'en être agréable. Comme la langue humaine ne peut articuler)
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assez vite pour une série rapide de noies , et généralement en passe la moitié, l'automate pouvait jouer mieux que les meilleurs artistes vivans , parce qu'il exécutait complètement chaque articulation de langue pour chaque note.
En construisant cette machine , M. Yaucanson observa que le flageolet devait être l'instrument le plus fatigant pour les poumons humains, parce que les muscles de la poitrine doivent faire un effort égal à cinquante-six livres pour les notes les plus hautes. Une once suffit aux notes les plus basses, en sorte que Ton peut ainsi se former une idée de la variété des effets interméuiaires.
Pendant que M. Yaucanson travaillait à ses automates étonnans, il eut l'idée extraordinaire d'en construire un qui présenterait tout le mécanisme de la circulation du sang. Il s'assura que la chose était praticable , par quelques oiseaux qu'il fit ; mais comme tout le système vasculaire ne pouvait s'exécuter qu'en caoutchouc , on supposa qu'il ne pourrait en venir à bout que dans un pays où le caoutchouc serait indigène. Louis XIV prit le plus grand intérêt à l'exécution de cette machine. Il fut convenu qu'un habile anatomiste irait dans la Guyanne présider à la construction des vaisseaux san- ' guins , et le roi non-seulement l'approuva , mais donna des ordres pour ce voyage. Mais il s'éleva des difficultés qui dégoûtèrent Vaucanson , et le projet fut abandonné.
Les deux automates que nous avons décrits furent achetés par le professeur Bayreuss de Helmstadt , mai* nous n'avons pu savoir s'ils existent encore.
Vers la fin du dix-neuvième siècle , un essai hardi et fort heureux fut fait pour construire un automate parlant. Vers 1779, l'académie impériale des sciences de St.-Pétersbourg proposa pour sujet d'un de ses prix an-
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nuels , une enquête sur la nature des sons voyels A , E ; I , O , U , et sur la construction d'un instrument pour les imiter artificiellement. Le prix fut donné à M. Kratzenstein , qui prouva que toutes les voyelles peuvent être distinctement prononcées en soufflant à travers une auche dans la partie inférieure des tuyaux des forme» que représente la fig. 48, où les voyelles sont inscrites sur les tuyaux. La voyelle I est prononcée en soufflant simplement dans le tuyau ab du tube marqué I , sans se servir de Tanche.
Vers Tépoque où M. Kratzenstein s'occupait de ces recherches , M. Kempelen de Vienne , célèbre mécanicien s'occupait du même objet. Dans son premier essai , il produisait les sons voyelles, en adaptant une anche R, fig. 49, au fond d'une cavité en forme d'entonnoir AB , et plaçant sa main en diverses positions dans l'entonnoir, cette machine d'ailleurs n'était pas convenable ; mais après une étude longue et approfondie des organes de la parole , il construisit un boite creuse , ovale , divisée en deux parties assemblées par une charnière de manière à ressembler à une mâchoire. Cette boîte recevait le son qui sortait d'un tube assemblé avec une anche , de sorte qu'en ouvrant ou fermant les mâchoires , elle produisait les sons A , O , OV , et un E imparfait , mais aucune indication de ri. Après deux ans de travail, il obtint avec diverses mâchoires les sonsP,M,L, en sorte qu'avec ces consonnes, et ces voyelles, il pouvait composer des syllabes et des mots tels que mamma,papa,aula,lama,malo. Les sons de deux lettres adjacentes cependant, se confondaient l'un dans l'autre, et une aspiration suivait quelques consonnes ; en sorte qu'au lieu du mot papa , le son était plutôt phaa-ph-a; il réussit à force de travail à surmonter ces difficultés , et il trouva qu'il fallait imiter les organes de la parole , la bouche et la glotte. La bouche se composait d'un entonnoir, ou d'une cloche de fomme élastique qui , par ses propriétés se rapproche le
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plus de la souplesse et de la flexibilité des organes (î). A cette bouche était ajouté un nez de deux tubes minces , qui communiquait avec la bouche. Quand ces deux tubes étaient ouverts et la bouche bien fermée, la consonne M se produisait parfaitement ; et Ton obtenait l'N en fermant Tune et laissant l'autre ouverte. M. Kempelen eût pu obtenir les quatre sons D, G, K, T, mais en employant le P, et le modifiant d'une certaine manière , il trompait l'oreille par une consonnance suffisante.
Il paraît que sans doute , il eût enfin obtenu des mots entiers et des phrases tels que opéra, astronomie, vous êtes mon ami, Constantinople, je vous aime de tout mon cœur, venez avec moi à Paris, Leopoldus secundus, Romanorum imperator semper augustus, etc., etc.; mais il ne fit jamais une figure parlante, et mécontent de ses essais, il ne fit voir qu'à ses amis intimes les effets de son appareil , qui ressemble à une boîte de forme rectangulaire et d'environ trois pieds de long.
Cette boîte était placée sur une table et recouverte d'un tapis. Lorsqu'un mot particulier était cité par la compagnie , M. Kempelen le faisait prononcer à sa machine , en introduisant ses mains sous le drap, et communiquant le mouvement à quelque partie de son appareil. M. Thomas Collinson , qui a vu cette machine à Londres , rapporte dans une lettre au docteur Hulton , qu'après l'avoir vue à Vienne dans la maison du docteur Kempelen , et lui avoir donné le même mot à prononcer qu'à Londres , c'est-à-dire exploitation , le mot fut prononcé distinctement avec l'accentuation française.
M. Kratzenstein semble ne pas avoir réussi non plus;
(i) Si M. Kempelen eût connu la déconverte moderne de donner le degré de souplesse que Ton veut à la colle , par une addition de mélasse ou de sucre , qui absorbe constamment riiumidîlé de l'atmosphère , il eut produit sans doute une imitation plus parfaite de*> organes humains.
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car quoiqu'il ait assuré à M. Delalande qui le vit en 1 786, qu'il avait exécuté une machine qui parlait bien, et qu'il lui ait montré un appareil prononçant les voyelles et quelques syllabes même comme papa, maman, rien ne prouve qu'il soit allé au-delà.
Les travaux de Kratzenstein et Kempelen ont été repris récemment avec un grand succès par M. Willis de Cambridge. En répétant l'expérience de Kempelen, représentée fig. 49 » il employa une cavité plus étroite , telle que celle représentée fig. 5o , et il trouva qu'elle le dispensait entièrement d'introduire la main ; la série des voyelles s'obtenant par la coulisse C D glissant sur la Louche de la cavité. 1M. Willis couçut alors l'idée d!adapter à l'anche , des tubes cylindriques dont la longueur varierait à l'aide de coulisseaux. Quand le tube était beaucoup moindre que la longueur du tuyau avec l'anche , il donnait le son I , et l'on obtenait successivement E, A, O , U, en accroissant la longueur du tube. Mais ce à quoi l'on ne s'attendait pas , c'est que lorsque le tube était raccourci jusqu'à une fois et demie la longueur du tuyau réuni à l'anche , les voyelles venaient dans l'ordre inverse TJ, O, A, E ; puis se reproduisaient dans l'ordre ordinaire I, E, A, O, U, quand la longueur du tube était égale à deux fois celle du tuyau réuni à l'anche.
Quelques découvertes importantes ont été récemment faites par M. Savart , relativement au mécanisme de la. voix humaine , et nous ne doutons pas qu'avant un siècle | une machine chantante et parlante , ne puisse être comptée parmi les conquêtes de la science.
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