C. —Timbre

203. Le timbre est cette qualité qui fait distinguer des sons de la mêtiie hauteur suivant la source qui les produit. C'est par le timbre que nous distinguons la voix des différents individus, la voix humaine d'avec les sons des instruments de musique, le son de la clarinette d'avec celui de la flûte ou du violon, etc. Ces différences, c'est-à-dire le timbre, dépendent de la fm^me des vibrations. Prenons des exemples, en commençant par des mouvements périodiques assez lents pour pouvoir être suivis de l'œil : tels sont les

iiAiu>L. — Larynx 14

110 PBTSIOLOt'.ie.

mouvemenu de pendule, du tnarieau mis en mouvement par une roue de moulin àeau, d'une balle lancée en l'air et renvoyée au moment où elle retombe, du diapason, etc. Ces vibrations, représentées graphiquement, font voir que chaque timbre différent exige une forme différente de la vibratiou.

20A. £n étudiant d'une manière précise et attenlire, au moyen de l'oreille, l'influeDce des diverses formes d'ondes, on entend non-seulement lesw» fondamental, dont la hatiteur dépend de la durée de la vibration, mais encore toute une série de sons plus élevés^ plus faibles, appelés Aamtoniquesytt qui comprend l'octave supérieure du son fondamental, la quinte de cette octave, la seconde octave audessus, la tierce majeure de cette octave, etc., c'est-à-dtrt une série de sons dont le nombre de vibrations est 2, 3, h..fois celui des vibrations du son fondamental. On voit que dans cette série les deux premiers harmoniques donnent l'octave, le second et le troisième la quinte, le troisième elle quatrième la qnarte, le quatrième et le cinquième U tierce, etc. Les harmoniques ne donnent donc que des accords (138), à moins qu'on ne s'élève, car alors il y a dissonance.

La sensation produite dans l'oreille par un ébranlement périodique de l'air, et que nous avons appelé son muàcal, est par conséquent complexe; c'est un soii composé, dftà l'ensemble du son fondamental et des harmoniques, qui, pu rapport au son initia) fondamental, ne sont que dessoni partiels ou élémentaires. Il y a une seule forme de vibratïoo qui ne présente pas d'harmoniques : c'est la forme paiticnlière au pendule et au diapason, appelée vibration pendu' laire ou simple.

Les vibrations des harmoniques, s'ajoutant aux vibration pendulaires du son fondamental, donnent des vibratiooa exactement périodiques d'une nouvelle forme (Gg. 79); x

pourra s'en faire une idée en s'imaginant sur une nappe d'eau additionnées les éminences ou les dépressions d'ondes circulaires qui s'entrecroisent. On peut donc dire avec Fourier, que < tout mouvement vibratoire de l'air dans

FiG. 79. — Vibration (ligne au trait), résultat de deux vibrations simples (lignes ponctuées)^ qui sont dans le rapport de 1 à 2.

le conduit auditif, correspondant à un son musical, peut toujours, et toujours d'une seule manière, être considéré comme la somme d'un certain nombre de mouvements vibratoires pendulaires dont les nombres de vibrations correspondantes sont entre eux comme les nombres entiers les plus simples. »

205. L'analyse des harmoniques qui existent dans les sons musicaux peut être faite par l'oreille, par la résonnance ou par les flammes manométriques.

a. L'analyse par V oreille exige une certaine habitude ; cependant on finit par savoir distinguer les harmoniques de la voix et de presque tous les instruments de musique. Aussi peut-on dire avec G. S. Ohm que « l'oreille n'a la sensation d'un son simple que lorsqu'elle rencontre une vibration pendulaire et qu'elle décompose tout autre mouvement périodique de l'air en une série de vibrations pendulaires qui correspondent chacune à la sensation d'un son simple. » H s'ensuit que la sensation d'un son complexe, c'est-à-dire le mouvement vibratoire produit par un seul

113 raialOLOt.lt

corps sonore, est composée de la »eusatiun de plusieurs soas

partiels.

KcBDig démontre l'analyse par l'oreille d'une manière trésélégante. A cAté d'un diapasoa qui dniine ie .son TondameQtal l'u/,, il çn place d'autres successivement plus peiils, qui donnent les A on 5 premiers harmoniques. Il Taii parler d'abord, par un vigoureux coup d'archet, le gitis diapason, ptùs tous les autres; tous les sons s'accordent et ne paraissent former qu'un seul son harmonieux. Si l'on étouITe maintenant subitement le diapason ie plus grave en posant ta main dessus, on entend vibrer les autres isolément.

b. Lorsque des corps solides composés de molécules soni ébranlés, toutes les molécules d'uu même système vibrent à l'unisson : c'est hsonpropredn corps. Hms lorsque les COTps solides sont séparés par du gaz, par de l'air par exemple, le corps vibrant ne détermine dans les systèmes voisins des vibrations énergiques qu'autant que le son propre des corps voisins est identique avec celui du corps vibrant ou s'il est un de ses harmoniques. On dit alors que les corps vmaÎDS résonnent, et les sons ainsi produits sont des sons par mfluence. Ou peut employer ces derniers pour analyser no ton quelconque.

Si l'on appuie doucement, et sans frapper la corde, sor b touche d'uu piano, de manière à soulever l'étouffoir et qa'on chknte fort, dans l'intérieur de la caisse, le son donné par la corde du piano, on entendra résonner cette dernière au moment où l'on cessera de chanter. Un écart, même très-faïMe. de la hauteur exacte, fait cesser la vibration par influence ou la diminue considérablement. Au lieu de la voix humaine, on peut faire résonner un instrument de musique qnekopque ; au lieu d'un piano, on peut prendre uu violon, one guitare, etc. Un diapason fixé sur une caisse réscmnaote, accordée elle-même au ton du diapason, el ébranlé au moyen

ACODSTEQUE. — CARACTKHES DU SOH: 213

d'un archet, fait vibrer par influence un autre diapason disposé de la même manière, même en un point éloigne de la chambre.

Od s'est servi de membranes pour démontrer l'exiatence d'un son déterminé dans une portion déterminée de l'air ambiant. Une membriuie remplaçant le fond d'une bouteille de verre peut entrer en vibration sous l'influence, non-seulement des sons composés de même hauteur que les siens propres, mais aussi de ceux qui comprennent, parmi leurs harmoniques, le son propre de la membrane.

Ces membranes sont de beaucoup dépassées, pour la senùlnlité, par les résormateurs de Helmhoitz, qui le premier a

Fie. 80 — Résonnateur de HstniholU.

fait voir que la plupart des sons regardés comme simples sont composés. Ces résonnateurs (Gg. 80) sont des sphères creuses ou des tubes de cristal, à deux ouvertures. L'une des ouvertures a des boi-ds coupés droit ; l'autre est en forme, d'entonnoir et disposée de manière à pouvoir s'introduire dans l'oreille, de sorte que la membrane du tympan remplace la membrane élastique. Le son fondamental de la sphère, beaucoup plus grave que les autres sons élémentaires, est considérablement renforcé par le phénomène de l'influence.

L'oreille, en communication immédiate avec l'air intériem* à la sphère, perçoit directement aussi le son renforcé. Si l'une des oreilles est bouchée, et qu'on mette à l'autre oreille un résonnateur, la j^lupart des sons émis dans le voisinage sont plus étouffés qu'à l'ordinaire ; en revanche, si l'on donne le son propre du résonnateur, ce son éclate avec une force considérable dans Tintérieur de l'oreille.

Une série déterminée de résonnateurs semblables permet à l'oreille de distinguer nettement un seul son faible au milieu d'autres plus forts ; on entendra le son propre du résonnateur retentir d'une manière éclatante à travers tous les sons d'accord. On l'entend aussi, mais moins fort, s'il est compris parmi les harmoniques du son émis. Les résonnateure permettent d'entendre facilement les harmoniques, dans les sons émis par la voix humaine.

c. Les flammes manométriques de Kœiiig rendent visibles

les harmoniques. Nous exposerons ces résultats en parlant

des voyelles.