Ac^dëiiiic des Sciences^ aéance du 113 janvier I8til

diaire, tel que Tair atmosphérique, et alors ils sont peryus par rortîille, inrine quand ils proviennent de corps éloignés.

Vibrations. — Lorsque les molécules d'un corps exécutent, de part et d'autre de leur position d'équilibre, des mouvements do va-et-vient, on dit qu'ils vibrent.

Pour nous mieux faire comprendre, supposons une corde teniku! et fixée solidement pfir ses deux bouts A 1^ {fig. \\ Si on pince cette corde, ella exécute une .série de déplacements en-deçà et au-delà de sappsition d équilibre A MB. Pendant

les déplacements rapides

Fi g, 1. — Vibration d'iiiic c^i'itc.

de la corde, un de ses points, pris i.solémcnt, M par exemple, se transporte de M en m, passe de nouveau par M pour se rendre en m\ revient en M, et ainsi do suite, Le déplacement de M en ni, de m en m' et de m* en M constitue une vibration ^

Dans une vibration on distingue deux qualités : la durée, y amplitude,

La durée est le temps que met le point considéré à se porter de M en m, de m en m', de m' en M.

L'ami>litude est la longueur de Icspaue mrn qui sépare les deux positions extrêmes m7n\

La durée et l'amplitude d'une vibration sont des qualité:^ indépendantes lune c!e rautre.

Le son et ses qualités. — Le son est un résultat, on peut en effet percevoir le mouvement vibratoire des corps, par le louclier par exemple, sans qu'il y ait perception de son. Au point de vuo pliysiolonrique, les vibrations des molécules des corps ne <lo viennent son qu'à la condition d'impressionner Torirane de l'ouïe.

Aux deux qualités de la vibration, durct'j amplituda^ correspondent deux qualitéî^ du son : la ItRitieur, Vintensité; il en est une troisième que nous définirons plus loin.

La hauteur dépend uni([ucment du nombre des vibrations par seconde.

L'intensité est déterminée par retendue de^ vibrations, c'està-dire i)ar V amplitude.

Heprésentation graphique des vibrations simples. — Les vibrations simples d'un corps sonore se traduisent par un mouvement ondulatoire qu'il est possible de représenter graphiquement.

Supposons un point M de la lig^ne XY vibrant entre les

limites AU [fig, 2j. Au bout crespaces de temps dc-tcrminés et

13 3 égaux à =, — , — ,., de la durée totale de la \ibration, le point M

occupera successivement lef? po^^itions a^ b, c, A en se dîriereant de M %'ers A, puis c, b, a en revenant vers M, u\ b\ c en marchant du ç6ti3 de B, et enlin B, c\ b , a, M, pour reprcMidre sa poîïition initiale et la dépasi^er ensuite, Huv la druite X Y, portons, à partir de M, des longueur?* égales, 1, 2, 3.,, 16, représentant

des temps égaux, des seizièmes de la durée totale de la vibration. Élevons une perpendiculaire à chaque point de diviïîion et, sur ces droites, portons des longueurs égales à la distance qui sépare, au moment considéré, le point M de sa position d^équilibre; nous obtiendrons de la sorte les points a^, 63, c^...etc. En joignant les points ainsi déterminés, nous dessinerons une courbe ondulée, présentant alternativement des crêtes et des creux se succédant à intervalles égaux. Cette courbe est connue en géométrie sous le nom de sinusohle; dans Tcspcce, on pourrait l'appeler lign& cVoiidG, et la distance qui sépare deux crêtes ou deux creux consécutifs serait la longueur d'onde.

La sinusoïde a pour expression algébrique y = a cos. 0 que Ion écrit plus habituellement y^=n sin, tp. Dans cette équation, a représente la longueur MA, 0 est Tangle que fait cette droite avec le rayon a d'une circonférence ayant M pour centre; ^ est le complément de Tanglc ^5<

La court>e sinusoïdale est A' expression géométrique de la lot du mouvement simple harmonique. Que les sons soient sucîsifs ou bien simidtanés, Toreille n*admet, en musique du >ins, que les combinaisons où le rapport des nombres de ^rations est simple, comme les nombres 1, 2, 3, 4, 5>.. La te de ces nombres a pris le nom de série harmonique^ et si

nu appelle le son 1 son fondamental, les nombres 2. 3, 4, a*.. seront ses harmoniques.

Propagation des sons. — Ce que nous avons dit pour les lignes d'onde s'applique aussi aux surfaces, et il existe des surfaces d'onde ou ondes sonores, commu il existe des lignes d'onde.

Les vibrations des corps soîiore^s déterminent clans latmosphère des vibrations analogues à leurs vibrations propres» et les ondes ainsi produites se transmettent de proclie en proche, non pas qu*i] y ait transport de matière, mais seulement transport de forme. Il se passe quoique chose d^analogue à ce que l'on voit quand on laisse tomber un caillou dans une eau tranquille. Du centre d'ébranlement formé au point de chute partenÈ des ondes qui se propagent en diminuant graduellement d*amplitude jusqu'à ee qu'elles s'éteignent. Ce sont les ondes sonores, déterniinces dans Tatmosphère par les vibrations des corpsj qui viennent impressionner notre oreille et transmettent au cerveau j uar l'intermédiaire des nerfs, la sensation de son.

Lorsqu'il s'agit de sons articulés, les lignes et les surfaces d'onde ne conservent plus la forme sinusoïdale que nous venons d'indiquer; leur conformation reste curviligïie, mars les crêtes et les creux sont autrement reparti s^ et cette répartition varie avec le son prononcé.

Timbre. — « La cause du timbre n est pas cneore parfaitement connue, maia on sait cependant qu'il tient principalement à ce qu'un son est en général une chose complexe et multiple, comprenant en réalité un son principal, dit fondameiiial, accompagné d'une série de sons plus aigus et beaucoup plus faibles, superposés au premier, fondus en quelque sorte avec lui et qu'on nomme les htirmoniquos^. >>

a Le timbre, dit Preecc*, dépend de la production simultanée d*un certain nombre de composantes du son fondamental que l'on appelle harmoniques : la résuHantc de ces harmoniques forme les ondes qui constituent la parole humaine. Les voyelles et les consonnes sont des sons musicaux conqDosés, ou des sons résultants formés de la combinaison de ces harmoniques. Le premier harmonique détermine la hauteur du son résultant, appelé premier liarnionique; les autres sont appelés harmoniques supérieurs* Ces derniers sont très nombreux* Il ne faut pas moins de huit liarmoniques pour reproduire la voyelle 0. La forme des ondes sonores est donc très

2, Le Téléphone^ [>, T.

PniiLlMlNATRKS

compliquer, t*t cent une chose merveilleiLso qu"cll(.^s puisrsont être reproduites par le téléphone, d

Organe de prodnction. — La voix articulée, la parole, est le propre de i'hommf^; elle est lo résultat do certaines moflificalions qu'apportent aux sons émis par le larynx les parties qui le surmontent. Les oriruos des ccrlises sont en quelque sorte la représentation de l'organe vocal rie riiomnie, auquel on aurait supprimé Tappareil d'articulation. Dans les unes comuie dans l'autrcj il existe une sounierie, un tuyau de communication, une anche que fait vibrer le passage du courant d*air émis par la aouffleriep

Les poumons forment un corps de pompe qui, après avoir aspiré Tatr, le chasse avec plus ou moints de force dans le larynx. Là, dans la partie avoisinant la bouche, la colonne tl'air expirée rencontre une anclie membraneuse, une ouverture bridée par des membranes tendues, mais flexibles, ce sont les cordes vocales. Au-delà de cet endroit, le son est produit, mais il n'est pas encore articulé. L'articulation provient des dispositions particulières que Thomme fait prendre volontairement au résoniiRtenr qui surmonte le larynx, c'est-à-dire à la cavité buccale, comprise entre lo pharynx et les lèvres. Dans cet acte, rarrière-bouche, les fosses nasales, la voûte palatine, les joues, la langue, les dents, les lèvres entrent en jeu, et c'est de leurs positions respectives, de leurs contractions ou de leurs dilatations, que dépend V articulation des sons. Le son émane du larynx, la parole provient de la bouche. C'est ainsi que l'on peut articuler des sons, parler à voix basse, chuchoter, sans que le larynx entre en jeu; mais, dès qu'on élève la voix, on fait intervenir le courant d'air provenant des poumons.

En résumé, la parole proprement dite résulte d'un son émis par le lar^'nx et articulé par la bouche.

Les sons élémentaires au moyen desquels Tliomme communique avec ses semblables sont les voyelles et les consonnes. Associées, elles forment les syllabes qui, réunies elles-mêmes, comp^jsent les mots.

Il n*est pas indifférent de connaître, au moins grosso modo, les appropriations de l'organe vocal qui entre mirent ces différents sons articulés. Les ligures 3 et 4 représentent une coupe cet organe. Que fait-on lorsqu'on dit AEIOU? Si on ne

ut pas entrer dans trop de détails techniques, on peut s'en

nir à l'enseignement du professeur de philosophie de M, Jour-

iin dans le Bourgeois gëntilhomim^.

6 TÉLftPnONrE PRATIQUE

te La voix A {fig. 4) se forme en ouvrant fort la bouche. La voix E se forme en rapprochant la mâchoire d'en bas de celle d'en haut... et la voix I (fig. 3) en rapprochant encore davantage les mâchoires rime de Tautre, et écartant les deux coins de la Ijouche vei\s les oreilles.

* La voix 0 se forme en rouvrant les mâchoires et rapprochant les lèvres par les deux coins, le liaut et le bas. L'ouverture de la bouche fait justement comme un petit rond qui représente un 0.

F\g. 3* ^ Arlirulatîon do Li voypUt^ L

Fig, 4, — Artiriilalîon flr* la voyeile 41,

« La voix U se forme en rapprochant les dents sans les joindre enti^'Tement, et on allongeant les deux IT'vres en dehors, los^ approchant aussi Tune de Tautre san^^ les joindre tout à fait. Vos deux lèvres s'allongent comme si vous faisiez la moue; d*oii vient que, si vous la voulez faire à quelqu'un et vous moquer de lui, vous ne sauriez hii dire queî U, »

Quelque fantaisiste que puisse parattre cette citation, elle donne une idée suirtsante de la forme du resonnateur dans la prononciation des voyelles. Nous ajo utero n?^ que rémission de la voyelle A n'entrainc aucune modification sensible du tuyau vocal qui reste dans son état le plus naturel; qull possède ses dimensions minima dans Tarticulation de 1; qu'il acquiert au contraire son développement maximum lorsqu'on articule U. Les autres voyelles provoquent des positions intermédiaires.

Pour chaque voyelle^ la bouche prentl une forme caractéristique. Ilelmholtz a déterminé par l'expérience le son propre ou le vocable de chacune des voyelles. Les expériences de cette nature sont difTiciles, aussi n'est- il pas étonnant que plusieurs savants aient obtenu des résultats différents. D'ailleurs, les méthodes n'étaient pas les mêmes, et Tune d'elles, notamment, d'une exactitude contestable, consiste à frapper avec le doigt sur la bouche préparée pour la voyelle dont on veut déterminer le vocable.

rnÉLIMlNAÎRES 7

Quoi qu'il en soif, Hehnholtz « admet que pour chacune des voyelles la cavité buccalo présente une résonance dO terminée, indépendante de la hauteur à laquelle Iti voyelle est omise; de sorte que la bouche renforce dans lo non des cordes vocales tous ceux des Iiarmoniques qui coïncident avec Tun de ses sons propres ou qui en sont tout au moins assez voisina, tandis qu'elle étnufTe plus ou moins les autres K »

Les mouvements de la langue, la position des mâchoires et des lèvres, jouent un grand rôle dans la prononciation des consonnes, « Le son S se produit avec la langue appliquée en avant contre le palais, les dents rapprochées; le son CH se produit avec la langue appliquée contre le palais par sa partie moyenne, les dents rapprochées; le son F se produit les dents supérieures étant presque appliquées sur la lèvre inférieure. Le R est déterminé par des mouvements vibratoires imprimés au voile du palais. En joignant Tintonation de la voix, c'est-à* dire le son laryngien au son produit par le passage de Vaiv dans le tuyau vocal, le S devient Z, le CH devient J, le F devient V. Lorsqu'on chuchote à voix basse, il est à peu près impossible de prononcer le Z, le J et le V; aussi, dans les mots qui comportent ces lettres, on dit alors S pour Z, CH pour J, F pour V, et les Allemands font souvent cette substitution dans la parole à haute voix,

a L'articulation des trois consonnes PB M est produite par rncelnsion des lèvres, suivie de l'ouverture subito du tuyau vocal, au moment de la production du son laryngien. La prononciation de DT L N est produite par le détachement de la pointe de la langue appliquée contre la voCile palatine* Le sou de M et de N se ilistingue des autres par une résonance plus prononcée de lair dans les losses nasales. Dans la production du D et du T, l'application de la pointe de la langue se fait tout à fait en avant de la voûte palatine, au crtllet des dents de la mâchoire supérieure. Dans la production de TL et do TU, TappUcation de la langue a lieu plus en arriére. L'articulation de K Q ( J GN est produite par le détachement de la langue appliquée d'abord contre le palaiâ par sa partie moyenne. L'articulation de la lettre X résulte de la combinaison des deux consonnes 0 Z (exil), ou de celle des deux consonnes Q 3 (exposition) ^. »

Organe de perception. — L'oreille comprend trois parties :

\. VioUe, Courx de Fhf/ftque (aronsliquo'). Pari;^, ififlfl,— Vuyoiï auf^ni : Ghirrot, i^AcûUJitique bioloijique, Pari^, 1877. — Ik-f larti, TtulU' éi^mentahe de . h/siologie. Parift. 1B59. — Lantrol, la Voix, l'Oreille ei la Miisii^ue. Paria^ iSeï, 3. Déclard, ioe. cH,

fî s 4Sft

Ai an

le pavillon^ la caisse du tympan, le labyrinthe; on peut aussi la diviser en oreille externe, oreille moyenne, oreille interne.

Le pavillon de Toreille chez l'homme (fig. 6) est une lame cartilagineuse, peu mobile, présentant des renflements et des dépressions disposés d'une façon irrégulière. Le pavillon est le collecteur des sons, et sa forme irrégulière semble avoir pour objet de suppléer à son immobilité, de telle sorte qu\me onde sonore quelconque puisse toujours trouver un point qui la réfléchisse dans la direction du tube auditif. Celui-ci, long d'environ 3 centimètres, légèrement coudé vers le haut, forme le prolongement du pavillon et est fermé vers le bas par la membrane du tijmpan. C'est une membrane tendue sur un cadre osseux, et inclinée à 45 degrés environ par rapport à l'axe du tube auditif. Le tympan forme la cloison antérieure d'ane

caisse qui communique avec l'oreille interne par deux ouvertures . Cette caisse contient une chaîne d'osselets articulés les uns sur les autres et s'appuyant sur les parois de la cavité qui les renferme. Les osselets sont au nombre de quatre et les dénominations qu'ils ont reçues tendent à rappeler leur forme; on les nomme le marteau, l'enciume, le lenticulaire, Yétrier. La caisse du tympan communique avec l'arrière-gorge parlatî'ompe d'Eustache; elle est également en relation avec le labyrinthe, composé lui-même du vestibule, du limaçon et des canaux semi-circulaires. C'est dans le labyrinthe que les filets du nerf acoustique viennent s'épanouir; ils sont baignés par le liquide qui remplit la cavité. C'est là aussi que se produit l'impression transmise au cerveau et d'où résulte la perception du son. Induction. — En 1831, Faraday découvrit la curieuse série de faits connus sous le nom de phénomènes dHnduction. Nous

Fig. 5.

— Coupo de l'opeillo humaine suivant l'axe du tube auditif.

1 à 14, oreille moijenne (osselets, Canaux Bcml-circnlali'os.

acoustique).

26, oreiUe interne (trompe d'Euntacho).

34 à 3B, tyvipan.

37, oreille externe (tlltic auditif).

nerf

mm

rnhlLIMlNAlRES 9

ne consiflérerons ici que le ca;^ particulier qui nous iiitt'r*.\s!^e : . Supposons deux circuits concentriques enroules sur une même bobine, sans qu'il y ait communication électrique entre eux; l'un. A, est forme par une pile et les spires du premier condurtour; Tautre, B, comprend un galvanomètre et le second conducteur enroulé par-dessus le premier. Supposons, en outre, que, par un procédé mécanique quelconque, à Taide d'un ou de plusieurs interrupteurs par exemple, nous puissions à volonté introduire lu pile dans le circuit A ou bien l'en retirer, faire varier Tintensité de cette pile, soit en Taugnientant, soit en la <ljminuant, nous observerons les phénomènes suivants :

Lorsqu'un courant prend naissance dans le circuit A, c'està-dire lorsqu'on introduit la pile dans ce circuit, le circuit B est traversé par un courant de sens inverse,

Lorsqu'un courant lancé à travers le circuit A cesse, c*est-àdire lorsqu'on retire la pile do ce circuit^ le circuit B est traversé par un courant de même :sens que celui qui circulait à travers A,

On appelle ordinairement le circuit A circuit immaire ou inditcteiir et le circuit B circuit secondaire ou induit; on nomme aussi courant inducteur le courant qui parcourt A, et courant induit celui qui prend naissance à travers B.

Toute variation dans l'intensité du courant inducteur produit dans le circuit induit des phénomènes analogues à ceux que nous venons d'indiquer, ainsi ;

Toute augmentation d'intensité du courant dans le circuit A détermine dans le circuit B \m courant induit de sens inverse; toute iliminution d'intensité de courant dans le circuit A détermine dans le circuit B un courant de même sens.

Considérons un courant permanent, do sens et d'intensité constantes. Nous pourrons représenter ce courant par une droite AB. Portons sur cette droite des longueurs égales 1, 2, !... qui représenteront des temps égaux {(ig. 6) et supposons

10 telï^:phonie pratique

qu'à partir du temps 6, correspondant sur la droite AB à la lettre C, ce courant subisî>e des variations s^raduelles entre It?s limites figurées par les lignes x y^ x y\ Par les points de division de AB, élevons àe^ perpendiculaires, et portons sur ces perpendiculaire?; des longueurs proportionnelles aux intcnsiti^s du courant au moment considéré. Si nous joignons les sommets de ces perpendiculaires, nous obtiendrons une courbe sinusoïdale représentant Tensemble des variations du courant* Ces variations obéissent k la loi simple harmonique comme les vibrations dont nous avons parle plus haut.

Un courant variant de la sorte devient, dès lors, propre à reproduire ces vibrations et « la tAcbe du téléphone se résout dans celle de la transmission électrique dos vibrations harmoniques ^ »

Si, au lieu d'un centre de variation unique dans le eircmt Inducteur, nous en considérons un grand nombre, nous pouvons concevoir qu'ils combineront leurs efTets commo les vibrations complexes des sons articulés et qu'ils produiront, tant dans le circuit inducteur lui-même que dans un circuit induit voisin, des ondes électriques comparables, quant à la forme, aux ondes sonores complexes provenant des sons articulés. Dans ces conditions, un ensuit électrique devient apte à reproduire les vibrations et, comme le dit Freece, la tâche du téléphone se résout dans celle de la transmission électrique de vibrations harmoniques,

a La fonction d'un téléphone, ajoute le même auteur, est de transformer â un endroit quelconque l'énergie des vibrations sonores en ï'mergie do courants électriques; celte-cî, à son tour, en un autre endroit quelconque, est destinée à être changée en énergie d'attractions et de répulsions magnétiques; une dernière transformation, enfin, remettra eelle*ci à i'état de vibrations sonores, et le téléphona, de cette manifTe, reproduira les sons primitifs ^. n

Le chapitre suivant va nous montrer comment des dispositions pratiques, tl'une extrême simplicité, ont permis de réaliser ces difTérentes transformations.