il
Siipi)üsons li*s deux (li.ii)iisoiis à runisson , les deux iiioiivemcnts vibraloiros coinposaiils ont alors la im'mo prriodo. et le calcul indique ilans ce cas que la courbe est en général une ellii)se. Celle ellipse peut d’ailleui's devenii- un cercle quand les anipliludes des inouveinents \ibraloires sont égales, ou inème une ligne
Fin. — ExpiVieiice de M. Lis^ajons.
droite, (luaud la phase des deux mouveineiits \ibratoires est la inéine ou diiïére d’une longueur d'onde. On voit donc que, les deux diapasons étant ü l’unisson, on devra apercevoir une ligure ou elliptique, ou circulaire, ou recliligne. Du reste, si l’unisson était rigoureux, c’est la même figure (pii persisterait, éprouvant seulement une diminution de dimensions correspondante à la diminution d’amplitude du mouvement vibratoire. Mais cet unisson rigoureux n’est jamais obtenu, il y a toujours une petite dilTérence, bien qu'elle puisse êtie assez petite pour échapper à l’oreille même la plus exercée. Celte différence se manifeste opiiquement par deux caractères : premièrement le tracé de la courbe est légèrement altéré, mais si l’unisson est approché, cette altération ne modifie pas sen- , siblement la physionomie de la ligne lumineuse qui présente toujours rime des formes caractéristiques de l’unisson. En second lieu, et c'est là le «‘aractère le plus imporlanl, la petite diffi’reiice
ÉTL’IlK ÜI'TiyUK IJKS SONS. — TIMBKE.
de hauteur amôue une différence de phase graduelleuienl eroissinlc, de telle sorte qu’au lieu d’avoir une seule figure, on a une suite de figures passant les unes au.x autres et se reproduisant périodiquement dans le iiiéine ordre. C’est une sorte d’oscillation de
Fig. 004. — Figures de runissuiif de l'uciuvc et de la quîate.
la figure acoustique dont la durée sera d'autant plus grande que l’unisson sera plus présd’étrc rigoureu.v. Dans la figure 60/i on a représenté sur la première ligue les figures acoustiques de l’unisson, sur la seconde celles de l’octave, et sur la troisième celles de la quinte.
677. Comparateur optique. — Celte circonstance permet de comparer les divers diapasons à un même diapason normal avec une précision infiniment supérieure à celle dont serait susceptible l’oreille la plus délicate. C’est là l’intérêt le plus vif des méthodes de .M. Lissajous, en ce qu’elles permettent à l’un des sens de suppléer à un autre, quand ce dernier devient insuffisant. L’appareil dont se sert M. Lissajous se compose d’un diapason normal f (Hg. fiü5) dont l’une des branches est munie d’une lentille objective. .\u dessus est disposé un oculaire y formant avec l’objectif un véritable microscope. Le diapason à comparer I), disposé dans un plan perpendiculaire, présente sur l’une des branches un point
r.O M !• A B AT E U R O P T I O U E.
in Iracf* an dinmant qii’oii obseno à l’aide du microscope. Si l’on fait vibrer les deux diapasons, ce trait donnera lien A une flgure
Fig. 00r>. — (iomparatoiir optique des fton«.
acoustique, dont les oscillations permettront de .se rendre compte du plus ou moins grand degrd de rigueur de l'ajustement.
678. Timbre des sons. — Le timbre e.sl cellequalilé iinlépendante de la hauteur et de l'iutensitd qui fait que les sons se distinguent les uns des autres. Le la du violon ne ressemble pas du tout au ta de la tlilte. La même note a un caractère dilTêrent, suivant qu'on la chante sur une voyelle ou sur une autre. Pendant longtemps on n’a eu sur ce sujet que des notions vagues et incomplètes. Les recherches de M. IlelmolU ont abouti à une théorie satisfaisante dont nous allons donner une idée succincte.
Remarquons d'abord que la hauteur et l’intensité d’un son dépendent du nombra de vibrations et de leur amplitude; il faut donc chercher l'origine du timbre dans un autre élément du mouvement vibratoire. Or il n’en est pas d’autre ([ue la nature de la trajectoire
KTl l»K OI'TIOLK l>liS .SONS. — riMBRK.
ii<‘ l;i inoh'Ciilp \ibraiilc. CHIp Irajerloin*. tout pii avant (Ips ondiilalioiis on inf'inp iiomljiP, peut pri'spiiler dans son parconi-s dos complications |ilns on moins fîiandes, qu'on (iput rendre sensibles par l’inscription ({rapbiqne. On reconnaît en elTet que, dans le plus (irand nombre des cas, le tracé, outre les sinuosités générales, présente diveraes sinuosités particulières qui doivent évidemment avoir un rapport délei'ininé avec la nature du son.
Os sinuosités tiennent à l'existence de sons qui se produisent simultanément avec le son principal. .Nous avons vu, en effet, que dans tous les sjstf'ines vibrants il y a un très-giand nombre de sons possibles; on les désigne sous le nom d'harmoniques Os sons peuvent coexister avec le son fondamenlal, comme ils peuvent aussi se faire entendre séparément. Dans le premier cas, l'oreille peut les .si'parer en faisant pour les écouler uu effort spécial; mais ils peuvent aussi former une .sorte d’accompagnement indivis qui est jirécisément la cau.se du limbre. L’expérience suivante de .M. Kœnig explique très nettement celle double sensalion. Sur une table de résonnance on groupe un gros diapason donnant un son trèsgrave et une si-rie de petits diapasons donnant les divera barmoliiques. Si I on ébranle lout le svsième, il .se produit un son grave, harmonieux et qui parait uniijue, si l'on ne fait pas un effort tout spécial. Mais vient-on à arrêter le mouvement du gros diapason, immédiatement on distingue nettement les harmoniques <pii raccompagnaient tout à l'heure. Il y a donc une série d'hannoniipies susceptibles de se fondre avec le son principal, et donl la coexistence ordinaire avec lui en détermine le limbre.
Tons les corps .sonores produisent spontanément des barmoniipies; il n'y a guère (|ue les tuyaux d'orgue de grandes dimensions quifournissenldes sons simples, et l’expérience a montré (|u’il V a précisément utililédans ce cas à suppléer artificiellement à fab- .sence d’harmoni(|ues. Ce qu'on apiielle fournilure dans l'orgue est un ensemble de trois à sept Itivaux accordés a la quinte ou à foctave, les uns des autres; il en résulte un accompagnement de sons aigus qui se confond avec le .son principal et lui donne un caractère, un timbre particulier. On est donc conduit à penser, ainsi que Hameau l'avait pressenti, il y a iilns d’un siècle, que le limbre
OHUilNK lU' TIMBKK.
«l'iiii son **sl (Itl il la prosonco de certains liannoniqnes qui naissent en même temps ipie lui. l'n son serait donc en général le résultat de la superposition de plusieurs sons, de même (pie les conleni’s des objets naturels résultent de la superposition de plusieurs couleurs simples. Il faut ajouter que les diverses particularités accessoires à la production du son, le bruit de rémission de l’air dans les instruments à vent, le grincement des crins de rarchel, etc., ajoutent leur influence à la cause propre du timbre.
679. Résonnateurs de Helmoltz. — M. Helmultza conrirmésa théorie par des expériences relatives à l'analyse des sons compos*‘s. Il s’appuie sur le fait de la communication du mouvement vibratoire et l'aptitude de certaines niasses limitées de gaz à vibrer à l’unisson de certains .sons, b’instruinenl dont il se sert porte le nom de risoiinalcur ; il est formé d’un globe creux (tlg. 606) en cuivie muni de deux ouvertures. L’une d’elles forme une sorte de pavillon , l’autre est munie d’une pointe qu’on introduit dans l’oreille. Les dimensions des résonnateurs sont choisies de façon h vibrer <i l’unisson de sons déterminés; ils sont donc capables de renforcer, à l’exclusion des autres, les sons pour lesquels ils ont été accordés.
D’après cela, si l’on veut analyseï' un son complexe, on le soutient pendant quelque temps, et on introduit successivement dans l’oreille différents ré.sonnateure ; lorsqu’on saisit un renforcement prononcé, c’est que le son du ré.sonnaleur est un des éléments du son i[ue l’on étudie.
L’expérience peut être disposée de manière qu’un grand nombre de pei-sonnes puissent simultanément en apprécier l’effet. Lne série de résonnateurs (flg. 607) accordés pour la série des harmoniques 1, 2, 0, fl, 5, 6 sont placés en ligne verticale en regard d’un miroir tournant. Chacun d’eux communique par la petite ouverture avec une capsule manoméirique, munie de son l»ec de gaz. Il est alors très-facile de distinguer, riuand on tourne le miroir.
Fig. OOÜ. — n^soniiatcur d’Ht'Iniohz.
ÉTUDE OPTiyUE DKà SONS. - TI.MURE.
K'ifi
ctîlli's (lo.s (lammpsqui sont inlliipiipA's par le son qiip l'on étudip. Ép rorps .sonorp <ionl on sp sort e.sl proinond pondant la rotation du miroir devant los pavillons du rdsonnateur.
f/psl il la préspncp de tels et tels harmoniques que les sons
l'ip. aaï. — Analyse iln linilnv ries snns.
doivent leur timbre, et par suite une partie de l’impression qu'ils peuvent produire. Ainsi, par exemple, les cloches, les cymbales fournissent toujours des sons accompagnés d'harmoniques suraigus et discordants; aussi n’cst-CA> que rarement que les carillons produisent un ciïet agréable.
La voix humaine est très-riche en harmoniques; il s'en produit un grand nombre dans la glotte, mais il n'y a que ceux qui peuvent délprminer la vibration de la masse d'air de la boucbe qui soient renforcés. C'est Ift l'origine des voyelles. Celles-ci, d’après la théorie de M. Ilelmoitz, ne sont que le timbre particulier que prend
TIMBHK OKS VOVKU.KS. 8f>7
iiiip nolp par suite île In ri^sominnee de l’nir de la Imuclie, rdsoniiance doni l'elTel est de renforcer parmi les liarmonii|ues celui qui se rapproclie le plus d'une certaine note fixe et caractdrislique. Ainsi, par exemple, la voyelle A résulte de la résonnance sib^. Ces notes caractéristiques peuvent être découvertes en plaçant devant la bouche ouverte une série de diapasons émettant une voyelle, et observant ceux dont le son se trouve renforci^
680. Synthèse des sons. — M. Helmoitz a vérifié sa théorie par la synibè.se des sons. Il emploie une .série de diapasons dont la vibration est entretenue par l’aimantation et la désaimanlation (réleclro aimanls animés eux-mêmes par un diapason interrupteur de 128 vibrations par seconde. Les divers diapasons sont accordés aux harmoniques du .son de 128 vibrations par seconde. Au-devant de chaque instrument est un tuyau renforçant, fermé par un disque susceptible d'être déplacé <à l’aide d'une louche analot^iieè celle d’un piano. On peut ainsi, en abais.saut telle ou telle louche, faire varier les harmoniques reuforçants et produire assez, dislinclement le timbre pnqire à chaque voyelle.
