CHAPITRE PREMIER

1(16. Naftnre da ton. — Vcxcmstiqiie a pour objet Fétude du son. Tout mouvement qui , en arrivant à notre oreille, y éveille une sensation auditive, produit ce qu'on appelle un son.

Dans la grande majorité des cas , le mouvement se propage par Tintermédiaire de Tair pour parvenir jusqu'à nous ; le son reconnaît donc pour cause immédiate la plus fréquente les vibrations de l'air. Une cloche placée dans le vide et mise en branle ne rend aucun son , parce que les vibrations qu'y a fait naître le choc du marteau ne peuvent pas, en l'absence de l'air, se transmettre à notre oreille.

Les ébranlements excités dans l'air ne sont perçus comme son que s'ils ont une intensité sufQsante; des ébranlements, relativement peu intenses, mais qui se répètent en grand nombre et à des intervalles très- rapprochés, peuvent aussi donner naissance à des sensations sonores.

lOS*. Sirène aconttiqua. — Là^sirène est un instrument à l'aide duquel il est pos^le de produire dans l'air ou dans tout autre milieu fluide une série de elwcs qui se succèdent avec telle vitesse qu'on désire.

La «irène actuellement la plus répandue est celle de Gagniard de la Tour : die consiste essentiellement en un disque V V qui est représenté dans les Kg. 94, 95 et 96, en élévation, en coupe verticale et en projection horizontale. Ce disque est percé près de sa circonférence d'une série d'ouvertures équidistantes ; il est placé au-dessus d'un réservoir à air D D , dont le couvercle porte des ouvertures en nombre égal à celles du disque et disposées de la même luanière , avec cette différence toutefois que les ouvertures du disque supérieur »nt inclinées dans un sens, tandis que celles du disque inférieur le sont en «ens inverse , comme le montre la coupe verticale de la Fig. 96. Le disque V V «t porté par une tige verticale qui lui sert de pivot et avec laquelle il peut tourner, sous la plus légère impulsion , autour d'un axe vertical passant par son I centre. Un tuyau E E qui débouche dans le fond de la caisse à air y amène le I ^ent d'une soufflerie ; l'air ainsi insufflé s'échappe à l'extérieur en passant d'a- 1 bord par les ouvertures du plateau inférieur et de là par celles du disque su- - \ P^ur, quand ces deux séries d'ouvertures se correspondent ; d'où un choc i fc Vair insufflé contre l'air extérieur ; en même temps, par suite de l'inclinaison l re\ati\e des axes des ouvertures des deux plateaux, l'air, en s'échappant, im- I pnme au disque supérieur un mouvement de rotation , dont on peut augmenter

OU diminuer à volonté )a vites.se. En un moi , cliaque fois que les ouverlui»! du disque mobile se trouvent en regard de celles du plateau Gze, l'air de II caisse D D s'échappe et produit un -ébranlement dan» la masse gazeuse eitérieure ; puis, le dlsrjue mobile venant à tourner, bouche les trous du plateai inférieur et interrompt la sortie de l'air, et ainsi de suite. La fréquence àa chocs imprimés à l'air dépend du nombre des ouvertures du disgue et de a vitesse de rotation. Si, par exemple, la sirène porte 12 ouvertures et «{ue le disque accomplisse 10 rotations par seconde, le nombre des cbocs ïmpriiirfi à l'air en une seconde sera de iO fois 12 ou 120.

Pour connaîtra le nombre des tours décrits par le plateau mobile daw ■ temps donné, on met l'axe de ce plateau en rapport avec un compteur pbcèi la partie supérieure de l'appareil ; ce compteur indique le nombre des toorit au moyen d'une aiguille qui se meut sur un cadran C C de la même mautft que l'aiguille d'une montre. Il existe ordinairement un second cadran, enoor munication avec le premier, et qui donne le nombre des tours décrits pari* première aiguille.

106. Distinction entre le son et le bmit. — Lorsqu'on met la sirène en marche, on n'entend au commencement aucun son ; mais , à mesure que le mouvement s'accélère , le nombre des chocs augmente, et quand il est de 16 par seconde^ on perçoit un son musical ; la hauteur de ce son s'élève à mesure que la vitesse de rotation de l'appareil s'accroît. Supposons maintenant qu'on remplace le disque de la sirène à ouvertures équidistantes par un plateau (Fig. 97) dont les ouvertures soient irrégulièrement distribuées sur son pourtour : avec un semblable plateau on n'obtient jamais de son musical , quelle que soit la vitesse de rotation de l'appareil ; on entend ce qu'on appelle un bruit; dans le cas particulier, c'est un bruit de sifflement.

Toutes nos sensations auditives se réduisent à des hmi% ou à des ^ons musicaux. Il y a fréquemment combioaison de ces deux espèces de sons ; ainsi , la plupart des sons musicaux fournis par nos instruments de musiqpie sont accompagnés de bruits. D'autre part , il n'existe peutrètre pas un seul bruit qui ne présente jusqu'à un certain degré le caractère d'un son musical : avec un peu d'attention et d'habitude , on peut distinguer des sons musicaux dans le bruissement du vent, p, ., , ^ ^ ^ v v

• , . 1 i j "^* ^^' ~~ P**^*" <Io sirène à

le roulement des voitures , le grondement du tonnerre , oavertnres non ëquidistentes , le bruit occasionné par la chute d'un corps sur le sol produisant un mëiange confus

. -ri.»! i»i' -de son musicaux.

etc. De toutes les sources sonores, la voix humaine est cdle qui tient au plus haut degré le milieu entre le son musical et le bruit : les consonnes sont des bruits ; les voyelles ont , au contraire , davantage un caractère musical ; ce qui domine dans la parole , ce &ont les bruits ; les sons musicaux ont le rôle prépondérant dans le chant.

L'expérience indiquée au début de ce paragraphe nous donne la clef de la différence qui existe entre un son musical et un bruit. Quand les chocs répétés fui produisent le son se succèdent à des intervalles irréguliers , il en résulte «n bruit; quand, au contraire, l'intervalle de temps qui sépare deux chocs eoQsécutiiis est constant , le son produit est musical. La même expérience explique aussi pourquoi la plupart des bruits ont en même temps un certain degré de caractère musical. Considérons, par exemple, le disque représenté dans la fig. 97 : les ouvertures pratiquées dans ce disque , tout en étant disposées le loog d'une circonférence concentrique à la périphérie du plateau , sont inégalenent distantes les unes des autres ; mais , dans le nombre , on en trouve toujours c[uelques-unes qui sont plus ou moins sensiblement équidistantes ; les ouvertures a, b, c, d, par exemple, se trouveront dans ce cas. Si ces dernières ouvertures existaient seules , l'appareil donnerait , pour une certaine vitesse de nUtion du plateau , un son musical d'une hauteur déterminée ; c'est la préi«ce des autres ouvertures qui vient troubler la pureté de ce son musical et le tnnsfonner en un bruit.

Nous pouvons donc considérer tout bruit comme n'étant autre chose qu'un

confus , mais à la production duquel prennent part un certain nombre de

qui se répètent à des intervalles réguliers. On peut même rencontrer

fcns un bruit plusieurs mouvements à périodicité régulière qui, s'ils étaient

entendus séparément, donneraient chacun un son musical pur; mais, en se produisant simultanément , ils se nuisent entre eux et donnent ainsi naissance à un bruit. Allant plus loin, nous dirons qu'il est possible de résoudre tous les bruits en réunions de sons musicaux , c'est-à-dire en séries de vibrations régulières qui s'accomplissent en même temps et qui parfois changent rapidement de périodicité. Supposons, par exemple, que dans le disque de la Fig. 97 il y ait, outre les ouvertures équidistantes a, h, Cj d^ d'autres trous a', h\ c',.... inégalement espacés; si l'on considère séparément deux de ces derniers, tels que a' et 6', placés à une distance déterminée l'un de l'autre, leur présence produira, pendant la rotation du disque, une série de chocs groupés deux par deux ; or il suffit de deux vibrations pour engendrer le commencement d'un son musical de hauteur déterminée. Si donc nous admettons , et l'expérience confirme cette manière de voir, que dans la formatioii d'un bruit il se produit une succession de sons musicaux dont la hauteur .change très -rapidement , nous pourrons définir le bruit, un mélange de sonê musicaux discordants.

107. Vitesse des vibrations sonores. — Les circonstances favorables à la ptH duction du son ne manquent pas dans la nature. On perçoit, en effet, on son toutes les fois qu'un corps, animé d'un mouvement vibratoire régulier, transmet ses vibrations à notre oreille par l'intermédiaire de l'air, à conditioD cependant que les vibrations transmises aient une intensité et une rapidité tn^ fisantes ; or nous avons déjà appelé l'attention sur la fréquence des mouvements vibratoires dans les phénomènes naturels (liv. I , §§ 34 et 36). Tout corpi qui est soumis à l'influence de forces tendant à le retenir dans une posîtioa déterminée et qui vient à être écarté de cette position par l'action d'une impulsion étrangère, se met à accomplir des oscillations à périodes régulières; • chaque molécule du corps entre successivement en vibration, le mouvemeal est ondulatoire. Les manifestations sonores que nous désignons sous le nom de sons musicaux, reconnaissent donc pour cause générale le mouvement vibratoire et ondulatoire.

Mais il importe de remarquer que tous les mouvements périodiques ne donnent pas de sensations auditives : les oscillations du pendule, les oodei qu'on voit se propager dans les liquides , se succèdent à des intervalles twf éloignés pour produire un son ; les vibrations de l'éther qui engendrent h chaleur et la lumière , ont, au contraire, des périodes trop courtes pour io« pressionner l'organe de l'ouïe. Il faut donc que la ritesse de vibration saB comprise entre certaines limites pour éveiller en nous la sensation d'un ses musical.

Ces limites des sons perceptibles sont faciles à déterminer à l'aide de la a* rêne acoustique dont nous avons parlé (§ 105«). Quand le disque mobile towie avec une vitesse connue, on obtient le nombre des chocs imprimés à l'air dim un temps donné, en multipliant le nombre des ouvertures du disque parcseN de ses révolutions. Il suffit donc, pour avoiV la limite inférieure et la \mÈt supérieure des sons musicaux perceptibles, de déterminer la vitesse de rotatk» correspondante à l'instant où Ton commence à entendre un son musical el * l'instant où on cesse d'en percevoir. En procédant de cette manière, on a tnm«*

fue les limites de perceptibilité des sons musicaux sont comprises entre 16 et 8,000 vibrations par seconde. Mais on ne distingue nettement la bauteur du son que dans Tintervalle de 30 à 4000 vibrations ; la plupart des sons en usage dans la musique ne dépassent pas ces limites restreintes.

On vient de voir entre quelles limites peut varier la vitesse d'oscillation sans que le mouvement vibratoire de l'air cesse d'être perçu comme son musical ; les mêmes limites existent pour la production des bruits , puisque ces derniers ne sont autre chose que des combinaisons de sons musicaux.

108. Forme des ondes sonores. Origine du son. — Nous avons dit précédemment (Jl 90 et 35) que tous les mouvements vibratoires se propagent , soit sous forme d'ondes longitudinales , soit sous forme d'ondes transversales. Ces deux espèces de vibrations peuvent, l'une et l'autre, donner naissance au son. Mais, comme les vibrations de l'air produisent toujours des ondes condensantes et dilatantes, no8 sensations auditives reconnaissent, en définitive, pour cause immédiate, àes vibrations longitudinales. Quant au mouvement vibratoire de l'air, il peut être provoqué aussi bien par les vibra! ions transversales que par les vibrations longitudinales des corps sonores.

Dans beaucoup de cas, l'air est lui-même l'origine première du son ; c'est ce «pi arrive toutes les fois qu'il est violemment agité : le bruit de la tempête et dn tonnerre est dû aux ébranlements irréguliers de la masse gazeuse almospbéri(|ue; les sons musicaux rendus par la flûte et par les tuyaux d'orgue ont leur source dans les ébranlements régulièrement périodiques de l'air contenu dans les cavité» cylindriques de ces instruments , air qu'on met en état de vibration en nufflant dans V embouchure du tuyau. La longueur des ondes excitées dans les tuyaux cylindriques ouverts aux deux bouts et à section relativement petite est à peu près deux fois plus grande que la longueur même du tuyau ; si celui-ci flrt fermé à une de ses extrémités , l'onde a une longueur quadruple. Le rapport ^tre la longueur de l'onde et les dimensions de la masse gazeuse qui vibre est plus compliqué quand cette masse a une forme différente de celle que nous l'enons d'indiquer.

Le son a plus souvent encore pour origine les vibrations des corps solides. Le choc de deux solides Tun contre l'autre produit un bruil dont la cause première réside dans l'ébranlement imprimé par le choc aux corps en questioo , ébranlement qui se transmet ensuite à Tair environnant. Les vibrations de« solides, qu'elles soient transversales ou longitudinales peuvent aussi engendrer des sons musicaux. En frottant une verge dans le sens de sa lonlueur, on détermine dans sa masse des ondes alteriiativement condensantes et dilatantes, d'où résulte un son d'une tonalité recorinaissable à l'oreille.

(Test aux vibrations transversales dé^ solides qu'on a recours habituellement pour obtenir les notes de la musique ; dans ce but , on fait vibrer des verges mé- UBques, des cordes et des membranes tendues. Telle est l'origine des sons ren- *» par le diapason , le piano , le violon , le tambour, les timbales et les instru- ■*«it« à anches. On distingue plusieurs espèces d'anches: dans les tuyaux à *^\m des orgues et des harmonium , l'anche est une languette métallique qui *ntre en vibration sous l'action d'un courant d'air rapide ; la clarinette , le haut-

w» et le basson portent à leur embouchure terminée en bec une anche dé-

coupée dans un tube élastique [ils appartiennent aux instruments dit3 à hec] ; dans le cor, la trompette [et tous les instruments dits à hoccil] , ce sont les lèvres mêmes du musicien qui vibrent transversalement sous l'impulsion du courant d'air chassé par l'expiration

La ressemblance entre les instruments de cette dernière catégorie et l'appareil vocal de l'homme est complète au point de vue du mode de productkm des sons: les cordes vocales inférieures du larynx représentent des anches membraneuses que fait vibrer le passage de l'air venant des poumons.

109. Vitofse de propagation du son. — Le mouvement vibratoire des corps solides, qu'il soit longitudinal ou transversal , excite dans l'air ambiant des ondes condensantes et dilatantes qui se propagent dans toutes les directions ; chaque fois que ces ondes rencontrent une oreille humaine, elles impriment à la membrane du tympan des vibrations transversales qui sont transmises , par ^inte^ médîaire de la chaîne des osselets , au liquide du labyrinthe , et s'y propagent de nouveau sous forme d'ondes longitudinales ; du liquide du labyrinthe, le mouvement vibratoire se communique aux terminaisons du nerf acoustique, connues sous le nom de fibres de Corti , et y subit sans doute une seconde fois la transformation en vibrations transversales.

Le son se propage dans les liquides de la même manière que dans l'air elles gaz. Si, par exemple, on met son oreille sous l'eau et qu'à une certaine distance un son se produb^e dans cette eau, on perçoit une sensation auditive* exactement comme si on se trouvait dans l'air ; la seule différence qui existe entre les deux cas est relative à la vitesse de propagation du son. Dans l'air le son se transmet av^c une vitesse de 333 mètres par seconde , à la température zéro ; (lans l'eau il se propage à raison d'environ 1435 mètres par seconde, b vitesse de propagation du son est encore plus considérable dans les solides: elle est environ 10 fois plus grande dans le cuivre que dans l'air et 15 fois plus dans le fer. Elle augmente d'ailleurs avec la température du milieu ; [elle erf d'environ 340 mètres dans l'air à la température de 15^». |

109*. Variation d'intensité du son avec la distance.— Dans un milieu indéfini le son se propage, à partir de son point d'origine, dans tous les sens, sous forstf d'ondes sphériques alternativement condensées et dilatées ; ces ondes sont coocentriques et, à mesure que leur surface s'éloigne du centre sonore, le rayoi de la sphère à laquelle elles appartiennent augmente. Or la somme des foitu vives du mouvement vibratoire répandu à la surface d'une onde reste constante, quelle que soit la grandeur de cette surface ; par conséquent, l'intenstt du .son en un point quelconque , intensité qui est déterminée par la force Tite correspondante à ce point, est inversement proportionnelle à l'étendue de II surface de la sphère sur laquelle se trouve le point considéré et qui a poor rayon la distance de ce point au centn» sonore. Comme, d'ailleurs, la suràœ d'une sphèn» est proportioimelle au carré de son rayon, il s'ensuit que rinteimW' du son est elle-minne en raison inverse du carré de la diMnnctihi corps sonore,

110. Réflexion des ondes sonores. Écho, résonnance. — Quand luie onde M»* nore qui se propng*» dans Tair vient à rencontrer la suiface d'un autre milieu.

tilde ou liquide, plie se rétlécliit ou ne rérracte en fluivanl les lois (rénérale>: t la réflexion et de )a réfraction du mouvement vibratoire.

Si le rayon sonore incident est perpendiculaire à la surface réfléchissante ,

revient sur lui-même sans changer de direction ; s'il rencontre obli<|uement 1 surface, il est réflèclii , en faisant avec la Tiormale un angle de rénexion égal

l'angle <l'incidence. n

Tous les rayons sonores ni partent d'un centre coninm 0 (Gg. 98) et qui renconrent une surface plane MN , renaenl , après la réflexion , es directioits telles qu'ils emblent émaner d'un point )' situé de l'autre càté du [ibn réflecteur et à la même iislance que le point O.

Lorsqu'il existe entre la source sonore et la surfaci'

réfléchissante une distance

«tel grande pour qu'il s'é-

tonle un intervalle de temps ; '■;

inréciable entre l'instant où

^' ... j- . . f^g- 1*8> RJHeiIou d'une uiidg S|ilii'rl<iui' , uar nae aurfuï alMiie

n perçoit le son direct et ^ v

cdoi où en entend le son réfléchi , il se produit ce qu'on appelle un écho. Si

Il distance de la surface réfléchissante n'est pas suflisante, les ondes réfléchies

<e mêlent aux ondes directes, et de cette superposition partielle résulte un

Raforceoient du sou per^u , ce qu'on exprime eu «lii^ant qu'il y a rèsonuance. III'. Poito-TOix. — Le poète- coia- ofl're une disposition avantageuse jHuir

poduire le reiiforcenieut du son. Cet instrument consiste en un tube conique,

icni la Kig. 99 représente une section

bile suivant l'axe ; le son est émis en D,

Mwnimet du cône. Les rayons sonores

lampris dans l'angle GDK se propagent

f'itime si l'instrument n'existait pas ;

où ceux c(ui sont coiiipri!< dans l'angle

ti&i'' sont réfléchis par la paroi corres- - ■-■

poubole et renvoyés dans l'angle G IV £, y

ranine s'ils parlaient du )>oint D', ima^e

"rtuMIe du point 1) ; il en sera de même «■■■■■— ••■•■'•' nimrii-i.iï.

pour les rayons dirigés dans l'angle EDF'. Tous ces rayons réflécliis viendront fHifurter les rayon;s qui sortent directement du porte-voix, car, en définitive, •» ("irtion d'onde ïW se trouvera condensée dans un cône de moindre ouver- 'iifelibK'. [Il îiemhlerail résulter d'expériences dues û Hassenfratz, que la

Mll«» cette ciplicition dca cffetK du porte-voix, nous bvdiih siibntitu^ k la raarclii; "imr pu l'tQteiii' ollBin&nd celle qu'on trouve daiia h Coun de jiliyëiifut de il. Jamin, '*1i»l luui avuni auiai emprunta la figure acbématiquv de l'iiii

réflexion des ondes sonores ne joue qu'un rôle secondaire dans les effets du porte-voix , et que la part d'influence la plus grande revient au pavUlan qui termine rinstrument; l'action de ce pavillon est, d'ailleurs, encore inexpliquée.] Si on voulait se servir du porte-voix en le retournant , c'est-à-dire en produisant le son à la base du cône, on obtiendrait, au contraire, un affaiblissement relatif du son , car le faisceau des rayons directs aurait une ouverture moins grande , et la m^geure partie des rayons qui rencontreraient les parois de l'instrumert éprouveraient, avant leur sortie, des réflexions multiples, dont le résultat serait la diminution d'intensité et finalement l'extinction complète des ondes sonores ainsi réfléchies. [Il convient toutefois de remarqua que même avec cette disposition renversée de l'instrument, une Êdble partie des rayons réfléchis sortirait par le sommet du cône après une seule réflexion et contribuerait ainsi à renforcer le faisceau des rayons directs; mais, ces rayons réfléchis étant compris dans une nappe conique beaucoup plus ouverte que k cône des rayons directs, le renforcement du son n'a lieu qu'à l'orifice de sortie; pour peu qu'on s'en éloigne, les rayons réfléchis s'écartent de la route suivie par les rayons directs.]

iiO*». Cornet acoustique. — Le cornet acoustique , dont les personnes affectées de surdité font usage pour mieux entendre , a aussi pour but de renforcer les sons. On donne habituellement à cet instrument la forme d'un porte-voix renversé ; la même forme non renversée serait préférable pour un instrument destiné simplement à s'appliquer contre l'oreille de la personne sourde. [Miif la remarque dont nous venons de faire suivre la théorie du porte- voix , noos montre cependant que le cornet acoustique doit aussi renforcer le son , à condition , il est vrai , que son extrémité la plus étroite soit enfoncée dans le conduit auditif.]

iiOer Rôle de roreille externe dans raudition. — L'oreille externe de riionuné présente précisément la forme d'un tronc de cône qui a la base la plus larp tournée vers l'extérieur et dont rorifice le plus étroit regarde en dedans vente conduit auditif ; on a l'habitude de voir dans cette forme un dispositif adopté par la nature pour concentrer les ondes sonores. En réalité, la ressemblance entre le parillon de l'oreille et une portion de tube conique n'est que superficielle ; le rôle acoustique de l'oreille externe consiste essentiellement dans \» points suivants : la conque de l'oreille et la face interne du tragus représentent des surfaces concaves tournées l'une vers lautre ; la dernière de ces surCwei est orientée de façon à renvoyer dans l'intérieur du conduit auditif externe Itf ondes sonores qui lui arrivent du dehors. Or, en vertu des lois générales de b réflexion , les surfaces concaves sont toujours favorables à la concentration dei rayons ; en conséquence^ la conque concentre les ondes sonores incidentes <f les renvoie ainsi concentrées à la surface interne du tragus , qui leur foit vJif une nouvelle concentration et les dirige dans l'intérieur du conduit auditif ex* terne. En appliquant le:* mêmes princi|H*s aux autrt»s parties saillantes ou rentrantes de l'oreille, on expliquerait leur nMe acoustique.

Il est encore un détail important à noter dans la forme de l'oreille externe la principale surface qui est la première à recevoir les ondes sonoree, ^

conque, est tournée en avant; il en résulte que les ondes qui arrivent d'avant en arrière sont renvoyées avec plus d'intensité que les autres dans l'intérieur du conduit auditif: de là, la possibilité d'apprécier la direction du son et de juger de la position occupée par un corps sonore.

iiO'. Tubes acoustiques. Otoscope. — Le tube acoustique permet aussi défaire panenir à l'oreille les sons avec toute leur intensité première : il consiste en un tube cylindrique, fait babituellement de caoutchouc ou de toute autre matière élastique, terminé à Tune de ses extrémités par un embout de corne ou d'ivoire qu'on introduit directement dans l'oreille ; l'autre extrémité est mise en rapport avec la source sonore. La conductibilité des parois de l'instrument pour le son ajoute son action à l'effet ordinaire du tube, qui est d'empêcher la déperdition des ondes sonores.

[Votoscape de Toynbee , destiné à faire entendre les sons qui peuvent se produire dans l'intérieur de l'oreille , n'est pas autre chose qu'un tube acoustique terminé à ses deux extrémités par un embout ; le médecin introduit l'un des embouts dans l'oreille à examiner et l'autre dans sa propre oreille.]

iiO*. Stéthoscope. — L'instrument dont on se sert habituellement pour auscul- Icr les organes renfermés dans la cavité thoracique , et que Laêimec a baptisé du nom de stéthoscope, remplirait mieux et plus simplement le but auquel il est destiné, s'il était construit d'après les mêmes principes que les tybes acous* tiques. Il ne suffit pas , en effet , de faire disparaître les inconvénients qu'entndne l'application directe de l'oreille sur la poitrine du malade , encore fautril employer dans ce but un instrument qui permette d'entendre aussi bien que possible. Or le stéthoscope classique , celui dont on s'est servi exclusivement jusque dans ces derniers temps , est précisément disposé de manière à affaiblir les sons , car il a la forme d'un cône dont la base est appliquée sur la région à ausculter.

En 1864, M. Kœnig a imaginé un stéthoscope dont la construction répond mieux aux exigences de l'acoustique. [Ce dernier instrument se compose d'un innean cylindrique en métal ; les deux bases du cylindre sont fermées par deux membranes de caoutchouc très-mince ; une ouverture pratiquée dans la paroi de l'anneau permet de gonfler, par insufflation , les deux membranes, de manière à donner à l'ensemble du svstème la forme d'une lentille ; en fermant un robinet, on s'oppose à la sortie de l'air insufflé. La base supérieure de l'anneau est surmontée d'une calotte sphérique en métal, portant en son milieu un petit ajutage, auquel on adapte un tube acoustique de caoutchouc.

La membrane extérieure , gonflée comme on l'a vu , s'applique sur le corps Sûoore qu'il s'agit d'examiner; elle se modèle sur la forme de ce corps , en reçoit les vibrations et les transmet à la membrane opposée , par l'intermédiaire de l'air emprisonné ; la seconde membrane les communique à son tour à la ntt?.«e d'air renfermée dans la calotte sphérique et dans le tube acoustique , et de là au tympan de l'observateur. On peut fixer cinq tubes à l'instrument , sans ûnire à la netteté avec laquelle les bruits arrivent à l'oreille , ce qui permet à ônq personnes à la fois d'entendre et d'étudier les sons dont il s'agit, avantage pfécieux pour l'enseignement clinique.]

21 i ACOUSTIQUE.

iii. Rétraction et diffraction des ondes sonores. — Quand dçs rayons sonores passent d'un milieu dans un autre, ils se réfractent en suivant les lois générales de la réfraction du mouvement vibratoire : le rap]>ort entre les sinus de Tan^le d'incidence et de Tan^j^le de réfraction est constant jpour deux mêmes milieux ; il est égal au rapport des vitesses de propagation du son dans ces deux milieux.

Dans la généralité des cas , la réfraction des ondes sonores s'accompagne de phénomènes de réflexion et parfois aussi de diffraction. En outre, quand le «m se transmet à d'autres corps , il éprouve ordinairement une déperdition considérable : une grande partie des ondes sonores s'éteint ou , pour parler plus exactement , se transforme en d'autres espèces de mouvement qui n'impres* sionnent pas l'organe de l'ouïe.

I^ dilVraction du son est très-considérable à cause de la grande longueur des ondes sonores ; tout le monde sait , en eflét , que le son semble tourner les obstacles ; en se plaçant , par exemple , près de l'angle d'un mur, on perçoit assez bien les sons qui se piXKluisent de l'autre côté , alors même qu'on se trouve en arrière de la droite qui joint le centre phonique à l'arête du mur. Il est vrai que dans ce cas les ondes diflractées sont entremêlées d^ondes directement transmises par l'obstacle, puisque le son se propage aussi à travers les corps solides. Au reste les phénomènes relatifs à la réfraction et à la diffractiou des ondes sonores ne présentent jusqu'à présent qu'un médiocre intérêt au point de vue de leurs applications médicales.

Voy. ponr la théorie de la diffiraction, le chapitre qui traite de la diffraction des oadei lumineoses (§§ 208 et suit.).

CHAPITHE II.

1»KS OrALlTKS hl SON KT hES SONS MISKIAIX.

112. Qualités dn son. — Dans le liiapitre préi^-édent nous avons considéK* b pi*o()ag;ition du son en général ; nous allons maintenant nous oixuper des différentes qualités du son. (lette éliido se divise naturellement en deux parties: la première sent consacrée aux sons nmsicaux; dans la seconde nous passerons en revue les principales formes de bruit.

[L*organe de Touie dislingue dans un son musical trois 4|ualités particulières: V iniethsitê, la hautenr o\i le ton, et le timbre.

V intensité d'un son dé|>end de Tamplitude des vibrations sonores ; selos que cette amplitude est plus ou moins grande , notre oreille est impressionnée plus ou moins fortement et la sensation pen,^ue est plus ou moins intense.

Le ton s'apprêiMe |uir le degré de gravité o\i d'acuité du son ; il dépend, comme nous h» verrons à Tinstant, de la rapidité des mouvements vibratoires. r*esl-à-4lire du nombre des \ibrations accomplie> dans Tunité de temps, lessom» aigus ré|H>ndant aux vibrations li»s plus rapides). l/\in des can\clères les [Jus siilUuts d'un stm en t^ précisément la htintein-.

Kiitin . Ie> ditïeivnls S4»ii^ m^ distinguent eiic>>re le> iin> <le> autres jKir une qualité |Mrticulièiv «pii n'a aucim rap|H>rt. ni avec le toiu uiavec ^iuteu^ité, et

li dépend sans aucun doute du mode de production de la vibration sonore. insi, qu'on fasse rendre au violon, à l'orgue, à la flûte etc. le même son mucal, avec la môme force, le son émis par chacun de ces instruments présenta un caractère particulier, qui permettra à l'oreille d'en reconnaître l'origine, 'est cette qualité du son qui constitue ce qu'on appelle le timbre.

ii>. Hauteur du son. — La Imuteur d'un son musical est donc déterminée ar le nombre des vibrations isochrones accomplies pendant un temps doimé ; lais elle est tout à fait indépendante de la forme même des vibrations. Il suffit, our que nous entendions un son d'un ton déterminé, que le nombre des chocs uccessifs imprimés à l'air dans l'intervalle d'une seconde réponde à ce ton , {uelle que soit, d'ailleurs, la manière dont les vibrations sont produites.

Notre oreille possède à un degré très-développé la faculté d'apprécier les rapports de hauteur de deux sons. Grâce à celte aptitude particulière de l'organe de l'ouïe, ou a pu constater qu'à des rapports égaux entre les hauteurs de dettx sonSy correspondent des rapports égaux entre les nombres de mbrations de ces deux sons ; [c'est-à-dire que , si on considère deux sons dont le» hauteurs soient entre elles dans un rapport déterminé et que, sans troubler œ rapport, on fasse varier les hauteurs absolues des deux sons , le rapport qui wûfle entre les nombres de vibrations correspondants ne change pas non plus. l*n son, par exemple, se trouve à Voctave aiguë d'un autre et correspond à un nombre double de vibrations ; que les deux sons montent en même temps , de manière à rester à* l'octave l'un de l'autre, le nombre des vibrations du premier wa toujours double du nombre des vibrations du second].

Cette loi , vraie quelle que soit d'ailleurs la cause productrice des vibrations 'HJnores, se vérifie aisément à l'aide de la sirène (voy. la description de cet instrument au § 105").

Supposons qu'on imprime au plateau mobile de la sirène une certaine vitesse de rotation, de manière à produire un son quelconque; si on double enfile la vitesse de rotation, ce qui double aussi le nombre des vibrations, le nouveau son émis est toujours à l'octave aiguë du premier. On peut démontrer ♦IW manière encore plus simple la loi de l'égalité entre les rapports des tons ^ les rapports des nombres de vibrations correspondants, en se servant du dispoâtif de la sirène polyphone de Dove : le disque mobile porte deux séries de trous disses sur deux circonférences concentiiques ; les trous de chaque se* rie Hont équidistants, mais il y en a deux fois plus sur Tune des séries que sur l'autre. En faisant tourner un disque ainsi construit, on entend deux sons simultanés qui .vî trouvent toujours à l'octave l'un de l'autre, quelle que soit la valeur alwolue de la vitesse de rotation. Si le nombre des trous de l'une des séries est * celui des trous de l'autre dans le rapport de 2 à 3, le son le plus élevé accompKra 3 vibrations pendant que le plus grave en fait 2, et le premier son sera la 7«i»Uedu second. On trouverait de même que la tierce majeure correspond an rapport de 4 à 5 entre les nombres de vibrations , et la tierce mineure au rapport de 5 à 6. [Deux sons, qui ont même hauteur, et, par conséquent, même nombre de vibrations, sont dits à Vunisson ; dans ce cas, le rapport est l'unité.]

11^. Sonomètre on monocorde. — Cet instrument fournit aussi un moyen de vérifier la loi formulée dans le paragraphe précédent , relativement au rapport

entre les hauteurs de deux sons et les nombres de vibrations corres|K)ndants.

Le sonomètre on monocorde se compose d'une corde tendue au-dessus d'une caisse de résonnance; un chevalet mobile placé sous la corde permet d'en faire varier à volonté la longueur de la portion qu'on met en état de vibration. Quand la corde vibre dans son entier, elle rend le son fondamental; n'en fait-on vibrer que la moitié, en plaçiint le chevalet mobile au milieu de la longueur de la corde, le nouveau son émis est Voctave supérieure du premier.

De même, selon que la portion qui \ibre représente les ^ ou les ^ de la longueur totale de la corde, on obtient la quinte ou la quarte du son fondamental et ainsi de suite. Or on sait que le nombre des vibrations exécutées dam le même temps par une même corde dont la tension reste constatUe^ est en raison inverse de la longueur de cette corde. On retrouve donc, avec lesf^iM»mètre, la loi relative au rapport entre la hauteur du son et le nombre des librations correspondant, bien que, dans cet instrument, le mode de production des sons, ainsi que leur timbre soient tout autres que dans la sirène.

[ii2«. Méthode graphique pour mesurer le nomhre des Tibrations lonoree. Phe> nantographe. — Une méthode, à la fois plus s>imple et plus précise que odk qui repose sur l'emploi de la sirène ou du sonomètre , permet de mesurer k nombre des vibrations sonores, c'est la méthode graphique; elle consiste i enregistrer, sur une surface cylindrique qui se meut d'un mouvement unifonne, les vibrations du corps sonore lui-même ou celles qui se propagent dans l'air.

Quand on veut insccire les vibrations d'un corps sonore, par exemple d'une verge métallique ou d'un diapason , on se sert du procédé imaginé par Duhamel. On arme Textrémité du coi*ps sonore d'un style léger qui vient s'appuyer sur la surface latérale d'un cylindre recouvert d'une couche légère et non adhérente de noir de fumée. Le cvlindre étant animé d'un mouvement de rolition uniforme autour de son axe, le corps sonore inscrit lui-même ses vibn* tions sous forme d'une courbe ondulée, dont chaque ondulation représente une vibration. Si le mouvement du cylindre eçt parfaitement uniforme, et si on en connaît la vitesse de rotation, ou bien, si on détermine, à l'aide d'un chrooomètre, la durée de rex|)érienco, il suffit de compter le nombre des ondulations tracées pendant un intervalle de temps donné, pour avoir le nombre des vibra» tions sonores accomplies dans le même temps.

Mais la manière la plus simple d'arriver à cette évaluation consiste à employer le procédé imaginé par Wertheim : on dispose au-dessus du corps sonore un diapason chronomètre doniuint par s<H!onde un nombre de vibrations connu , 515 par exemple, nombre qui corresjiond à rut^; Tune des branches du diapason est aussi munie d*un style léger (]ui s*appuie sur la surÊice du cylindre. On fait \ibrer le diapason en même tempi^que le corps sonore : chacun de ces deux instruments inscrit ses vibrations, ce qui donne deux courbes sinueuse» disposées parallèlement Tune au-dessus do lautre. 11 suflil ensuite de compter dans rhaque oourlK* les sinuositt's comprises i»ntn» deux génératrices du cylindre^ pour comiaitre le rapport entre les nombres de vibrations du Hiiip»f<yi

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