Circonstances diverses de la réflexion du son. — l.a

réllexion des ondes sonores explique des phénomènes bien ronnns.

Si l’on imagine une sorte de voiite ellipliipie ab (lig. 578) et rpéon

produise un ébranlement sonore

A run des foyers en f, les ondes

r(■■^é(■bies d’après la loi de la ré- '■

nexioii auront pour centre le

second foyer où elles viendront Shs

pai’ conséquent se concenirer el i'i«- — iwfl<!\ion iiu wm sous um-

,. , ,, , . voùlc olliotiiiiic.

se lermer Lue personne placée

iMi ce foyer pourra donc entendre un bruit trè.s-faible produit en /’, alors même (ju’il sera complètement imperceptible pour des personnes placées plus près, (le sont sans dout(! des i)arlicularit('>s géométriques plus ou moins analogues A celles-lA (jui e\pli(|uent ce qui a lieu dans la s«//e de l’écho au Conservatoire des tirls et méliei-s de Paris. Deux personnes placées A deux angles oppo.sés de la salle peuvent converser A voix basse sans être entendues parcelles (|ui se trouvent placées dans la partie intermédiaire.

1,’expérience des miroirs c(mjugués (.811) peut être n'pélée poulie son. On suspend A l’un des foyers (lig. 579) une montre, fne personne [ilacc son oreille A l’autre foyer, ou mieux encore, afin de ne

I. Si l’on considère, comme dans le paragra|»hc précédent, h*s rayons sonores, celle eircûiisiaiice devient une conséquence immédiate des propriétés Réométriques de lellipse. On sait, en effet, que dans cette courbe les i*ayon8 vecteurs partent des foyers f, f'I aboutissant en un point quelconque i ou i' de lu courbe, sont éRulement inclinés sur la taiiRenle en ce poiiil.

l>KOIH’CTION ET EKÜI'AGATION DU SON.

p.ns intercepter les ondes directes, place à ce foyer le pavillon d’un cornet acoustique (6!|2) à l’aide duquel elle entend distinctement

Fig. 570. — Expiirioncc des miroirs coiijugui’s pour le son.

le bruit du balancier, inê'me (luand les miroirs sont .'i plusieui's mf-lres de distance.

641. Échos. — C’est la rëlle.vion des ondes sonores (pii produit les échos. La présence d’un obstacle, tel qu’un mur ou un bouquet d’arbres, etc., est absolument nécessaire; jamais l’écho ne se produit en rase campagne ou en pleine mer, à moins «pi’il n’y ait dans le ciel des nuages «pii produisent eu.v-mêines la réflexion du .son. L’écho peut être monosyllabique quand il ne répété qu’une syllabe, ou polysyllabique <piand il en répète plusieurs. Ou cite des échos qui répètent jusqu’à vingt mots.

Pour que l'écho répète une syllahe, il faut que l’obstacle qui le produit soit placé à une distance telle, que le son ne revienne à l’observateur que lorsqu’il a achevé de prononcer la syllabe. Supposons, ce (pii est à peu près exact, que l’articulation d'une syllabe dure 1/5 de seconde, la vitesse du son élant de 331 mètres par seconde, en 15 de seconde l’espace parcouru est de 65 mètres, ce qui porte à 32 ou 33 mètres la distance qui doit séparer l’observateur de l’obstacle

ÈCIIOS.

pour que l'ëclio puisse i’(‘pc‘ler une syllal)e. Car les ondes sonores eu revenant à robservaleur((if(. 580) ont parcouru la distance ÜA, puis AO, c’est-à-dire le double de la distance à l’obstacle. Si la dislance devient double, triple, quadruple, l’écho pourra l épéter deu.v, trois, quatre syllabes. Loi-sque la distance est inférieure à 30 mètres environ, l’éclio se confond avec le son direct, ce qui produil une simple résonnance.

C’est ce que l’on observe particulièremeni sous les voûtes.

Les échos sont quel- Condition pliysii|ue delà produciioiidiîlV’clio.

quefois multiples, c’est-à-dire qu’ils répètent plusieurs fois le son. L’un de ceu.v qui ont été le plus souvent cilt's est celui du château de Simonetla, près de Milan, qui, suivant Kircher, répète jusqu’à quarante fois. Les échos multiples sont dus certainement à la présence de plusieurs obstacles qui se renvoient successivement le son, de même qu’entre deu.x glaces [iarallèles la rélle.xion successive des rayons lumineu.v donne lieu à une série d’images; mais il n’est pas toujoui-s facile de se rendre compte à priori de l’etTel produit par les obstacles, et souvent on n’observe aucun écho où au premier abord paraissent pleinement réalisées les conditions de sa production.

On observe assez souvent des échos appelés (omV/ues,. qui présentent la propriété curieuse de modifier le timbre du son. Trèsfréquemment l’écho a quelque chose de plaintif; il est assez dilTicile d’assigner la cause de cette singulière particularité.

642. Porte-voix. — Cornet acoustique. — C’est sans doute à la réfle.vion des ondes sonores <|ue doivent être allribués les effets du porte-voix et des cornets acoustiques.

Le porte-voix (fig. 581) est un tube conique d’uue longueur qui peut aller jus(iu’à 2 mètres, muni à l’une de ses extrémités d’une embouchure qui peut s’appliquer sur la bouche sans gêner le mou-

NiniH ilTION |:T a 1 ion 1)1' SON.

MMiM'iil ilt‘1 li'uc'.. \ r.-iiili'c (AlrcMiiili' iv'.l un |i.i\ illuii d'on \ i nui irtiimTiiiic. (',l■s iiistniini'iils, Irùspii iis:it;<.* siirliiiil ù liiinl lies iiiiiirps, liiiiiiK'iil ;m\ sons nn (U‘^iv I |•l•ln.■l^|n;lllll' do l•l■n^ll|■lM‘nll•nl, id il esl as.sp/. iliriicilp,

Les inéines diriiciillés se reneonireni dans l’explicalion des elVels pmdnils par les corncis aroiisliipii‘s. La l'ornie de ces a|ipareils varie lieaneniip, nunnie on peut le \oir par les dilVérenIs modèles repri'senli's dans la (i^nre 582. La seule eondiliou }îéni'rale. e'esi que le paxillon exiérieur soil plus lar^e que la parlie que l'on inirodnil dans l'oreille. On inli'odnil qiudqnel'ois dans l'inlérienr dn cornel de niinres ineinliranes en liandrnelie qui oerupenl les positions

des lifîues poucluées dans les sxstènies .'i el 5. Le .sjslênie OesI romposé siinpleinenl d'nne capsule l'urniaid pax illon el l'enui'e |>ar nn<‘ mince membrane ; elle cononnniqm* avec l'oreille par un tube eu caoiilcbonc muni d'iiu bout en ivoiri". L'ntililé des membranes dans ci*s divens appareils résulte de ce que ces corps sont sensibles à des vibrations e.xlrêmcmenl faibles el souvent dil•cc■l<•ment imperceptibles par l'oreille, \insi nous avons cité* plus banl les dis-

1 ii. :>si.

Fig. — Cornets acauî»îiquc«.

i.NTKm'Kiu-;Na;s itu son. hi.i

Umces im\<(ui^lles im son cosse d’être eiilcnilii dans un liivaii; l)ien au delà de ces distances les ineinl»ranes sont impressionnées encore d'nne manière pai'tailement appréciable.

643. Interférences du son. — On désif^ne sous te nom d oUcrférences dn son le phénomène ([iii se produit dans la rencontre (te deux ondes sonores et ([ui donne lieu (|uelquefois à une dimimition notable du son, ou même an silence. Ce phénomène, un peu paradoxal au premier ahord, .s’expli([uc avec la plus f;rande facililé, une fois connu le mécanisme de la propagation (tu son. Il résulte, en effet, des explications données dans le § 637 (lue. les moh'cules d’air on de tout autre véhicule du son exdcnient un mouvement vibratoire de même période (pie le corps .sonore luimême, mais ce mouvement commence plus ou moins t()t, suivant ta distance, de sorte ([u’fi un moment donné sur une certaine tigne partant (tu centre d’ébranlement les diveisics molécules sont dans des phases de vibration différentes. Or, on peut concevoir (pi'en un même point arrivent deux monvemenis vibratoires de même période, mais dont la phase ne soit pas la même : la molécule atteinte' par ces deux mouvements prendra une vitesse epii sera la itsiiIlante des deux impulsions particulières ([u’elle ree'.oit. Si, par exeinjile, ces deux vitesses étaient (‘gales et contraires, la molécule serait réduite strictement au repos, et en ce point le sileinie résulterait de l'addition de deux phénomènes sonores.

Ces conditions physi(pies [lenvenl se réaliser de diverses façons. On fait vihrer une plaijiie à la manière ordinaire, et on dispose au-dessus d’elle un tuhe hifur([ué dont une des branches a son extrémité en regard d’une [lortion vibrante de la |)la(pie ; le son éprouve un renforcement notable, par suite de la vibration concomitante de l’air du tuyau. Mais si l'on place les deux branches en regard de portions de la pla(pie vihrant en .sens contraire, le renforcement est nul. Cela tient à l’interférence, dans le c.oriis même du tuyau, des mouvements vibratoires inverses (lui pém>- Irenldans chacune des hifurcations. Ce mode d’expérimentation est (16 à .M. Whealslone.

Les conditions de l'interfère ii(;c sont réalis(*es d’une manière pins directe dans re.X|)érience suivante dm^ à M. Desains. On se sert

PRODUCTION UT l’RO l’.VG AT I ON DU SON.

d’une caisse de Dois dont la face inférieure est percée d’une ouverture destinée à recevoir un fort sifflet. Sur la face supérieure se trouvent deux ouvertures plus larges et placées syinétriquemenl par rapport à l’ouverture inférieure. Les parois intérieures sont garnies de ouate, afin d’annuler à peu prés felfet des réflexions intérieures. Dans ces conditions, si l'on fait sonner le sifflet et qu’on promiinc une petite nieinlirane recouverte de sahle dans les dilTércnts points du plan vertical situé entre les deux ouvertures, on voit le sable s’agiter et produire des lignes uodalcs ,i droite et à gauche. Mais si l’on s’écarte dans le plan perpendiculaire, on trouve des endroits symétriquement placés et où le mouvement du sable est à peine sensible. Si aloi’s on ferme une des ouvertures, le sable s’agite de nouveau, ce qui prouve bien que c'est ù f influence réciproque des deux mouvements vibratones que doit être attribuée la destruction de vitesse.

On obtient un résultat analogue, mais plus marqué, à l’aide de l’expérience suivante due à M. Lissajous. Au-dessus et à une petite distance d’ime plaque vibrante circulaiie, on place un disque de carton ou de zinc recouvert de drap, et formé de 10 .secteurs alternativement pleins et évidés. On fait vibrer la plaque en l’attaquant de façon qu’elle se divise en 10 secteurs et on dispose le dis(jue mobile de manière à couvrir exactement les secteurs torrespondants de la plaque vibrante. Les mouvements vibratoires siiscei»tibles d’interférer se trouvent ainsi arrêtés, et le son éprouve un renforcement Irés-inlense. Si l’on tourne le dis<iue de manière que cliaque secteur évidé couvre les moitiés des deux secteurs contigus, le renforcement n’a plus lieu. Si fon fait tourner rapidement le disque, il se produit une série successive de renforcements donnant lieu ù des espèces de Irattements très-distincts.

C’est par suite d’une circonstance analogue à celle qui se produit dans les deux expériences précédentes que, si l’on se place au centre d’une cloche que l’on ébranle, on ne i)ercoit qu’un son médiocrement intense, alora même qu’à une petite distance des bords cette intensité est pres<iue intolérable.

644. Interférences de l’onde directe et de l'onde réfléchie. — L’interférence peut se produire entre fonde directe et fonde

i.\ti;kfé:ken(;i;s du son.

réflcchie. Pour nous en rendre compte, rappelons (|ue, d’après l’analyse que nous avons faite de In propagation du sou au § 637, deu.\ conciles d’air silnêes fi une distance d’une demi-longueur d’onde ont dos \ ites.ses égales et contraires. Supposons d'ajirès cela qu’en un certain point l’onde rencontre un obstacle fi.ve, un plan ]iar exemple, perpendiculaire à la direction (]ue l’on considère, l’eiïel de cet obstacle est de donner aux molécules choquantes une vitesse exactement contraire à celle qu’elles possfilent. Celle vitesse se ll•ansmet successivement en arrière de l’obstacle et donne lieu à l’onde réllécliie. Considérons d’après cola une tranche située à une demi-longueur d’ondulation de l’obstacle, elle est soumise à l’action de deux vitesses, l’une qui provient de l’onde directe et l’antre qui jirovient de l’onde réfléchie. Or, ces deux vitesses sont égales et contraires. En effet, la vites.se due à l’onde incidente est égale et contraire à celle de la tranche placée près de l’obslacle, et la viles.se due à l’onde réfléchie est égale et contraire à celle ipie la réfle.\ion imprime à la même Iranche. La couche d'air (|ue nous considérons est donc animée de deux vitesses égales et contraires, et par suite elle restera en repos. Il en sera de même de tons les poinis espacés d’une demi-longueur d’ondulation. Ces points sont appelés des nœuds; il s’en trouve un évidemment à l’obstacle fixe lui-mèine. .Vu milieu de l'intervalle entre les nœuds, les vitesses, au lieu de se détruire, s'ajoutent. Ce sont les ventres de vibralion. Il est essentiel de remarquer que, par suite de l'opposition même des vitesses dans les nœuds, la condensation et la dilatation de l'air y sont les plus grandes possible, tandis que dans les ventres la densilé de l’air est la même que celle de l’air extérieur.

Des expériences directes de vérification en employant un mur comme surface réfléchissante ont été faites par Savt'rt et Seclieck. Ce dernier savant utilisait, pour constater la place des nœuds, un petit ajipareil très-sensible, connu sous le nom de pendule acoustique. Il se compose essentiellemenl d’une petite membrane tendue dans une monture à laquelle est fixée l’extrémité d’un petit pendule très-léger; la boule vient s’appuyer sur le centre de la membrane. Dans les ventres de vibration, le mouvement vibratoire de la membrane se communique au pendule ejui est

niiMil C l ION i; I N10|-.\(i ATIUN or SON.

rr|iiiussi‘. I;iiiilis ijii'il ili‘iiii'(iri‘ l'i pi'ii pivs iiiiiiiDliilc <l;ms l(>s ikihkI.s.

('.■(•si il r:ii(li- irmi pi'iiiliilc ;n-oii>li(pic ipie \|. l!p<;Minill n p.xê- (■iili'' lin };i;iimI iiiniiliri* iIp sps i‘vpi‘riPMCos .sur In \ilPsso ilii son; au innini'iil on In nl•■lnllrilnl■ l'Inil l'Iirniili'i*. Ii‘ pi'niliilo mis on iiioii- M'iiicnl l'Inlilissnil un rinilncl l'•ll•^•ll•ilpll•, qui proilnisnil roiirejîisli'i‘ini'nl ilo l'iiislnnl m'i niTi\nit le son.

I,;i lini^iicnr ilos inidos sonori’s osl lii's" n In \ilo,sso iln nioiiveini'iil \ ilirnliiirr. on n ro qiio l'on nppi’llo In liniiloiir iln son. Si ilniis los l'Npdrioncos proci'slonlos on so sort do plii'iioniôni's sonores qui MHonl le ri'siillni do In snporposilion do plnsionrs sons, les \oiilros rorrospondnnls n rlinrnn d'oiu nnroni dos positions |)nrtirnliôros. Kn ros poinis l'oioillo ponrrn roiislnlor In présoncc de cos sons l'Ioinonlnii'os. doni rinllnonro nnrn qnol(|iie rliose de prodoniinnnl. niors inôino que dnns le pliononidne lolnl ollo ne pni.sso pas los dislini'iior. (,'osl pnr dos ovpdrioncos ilo ro "oiiro qu'on n |)ii roiislnlor dnns rorinins lirnils In rooxislonco do sons nynni pnr enxini'inos lino xnloni ninsirnio (l'iodj.