Sur la réflexion et la réfraction du son

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Submitted on 1 Jan 1873

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Sur la réflexion et la réfraction du son

Mach, Fischer, A. Terquem

To cite this version:

Mach, Fischer, A. Terquem. Sur la réflexion et la réfraction du son. J. Phys. Theor. Appl., 1873, 2

(1), pp.303-306. �10.1051/jphystap:018730020030301�. �jpa-00236863�

ou, ^en remarquant que

2 inf

^{est le n1.omcnt M de l’aimallt} terrestre,

L’épaisseur

ainsi trouvée est nulle pour c = go

degrés.

^La

ligne

neutre est donc le

grand

^{cercle dont le}

plan

^est

perpendiculaire

à

AB;

^sur

chaque hémisplière

^de part ^{et d’autre de ce}

grand cercle,

la distribution est formée de fluide

magnétique

^{idéal de même}

nom que ^le

pôle correspondant

^{de l’aimant AB.}

SUR LA RÉFLEXION ET LA RÉFRACTION DU SON;

PAR MM. MACH ET FISCHER.

(Extrait ^{du tome LXVII des} Comptes rendus de l’Académie des Sciences de Vienne;

janvier 1873.)

La

propagation

^{du son ne se fait} pas exactement comme celle de la

lumière;

^{dans un} espace

indéfini,

^{si le} corps ^{sonore a} de faibles

dimensions,

^{il se formera des ondes}

sphériques ;

^{mais il est à peu}

près impossible d’obtenir,

^comme par la

lumière,

^un faisceau limité de rayons ^{sonores, ou des}

portions

d’ondes limitées. Cela tient : i° à ce que, ^vu la

grandeur

^des

longueurs

d’onde pour le son, la

plupart

^des ouvertures

produisent

^{Fenet des} ouvertures

très-petites

à travers

lesquelles passerait

^la

lumière,

^et

qui dispersent

^{le mouve-}

ment vibratoire dans tous les _{sens; 2°} à ce que le

plus

^{souvent les}

corps ^{sonores ont} des dimensions considérables _par rapport ^aux

ouvertures elles-mêmes

qui pourraient produire

^des

phénomènes

de

diffraction;

^{30 à ce} que les obstacles

qui

^{se trouvent sur le}

trajet

des ondes propagent ^les mouvements vibratoires et sont assimi- lables à des corps

plus

^{ou moins} transparents.

Enfin,

le fait que le mouvement vibratoire du son est

accompagné

^de condensations

et de dilatations rend ^au moins douteux que le

principe

^de

Huyghens

soit

applicable rigoureusement

^{et dans tous les cas aux ondes}

sonores .

Les lois de la réflexion et de la réfraction sont les mêmes pour le

son et la

lumière,

^mais les vérifications

expérimentales

^sont presque

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018730020030301

304

toujours négatives ;

^cela

dépend

^{de ce}

qu’on opère

presque

toujours

sur des

portions plus

^{ou moins} considérables des ondes _sonores, et

c’est surtout au défaut de

propagation rectiligne

^{du son}

qu’il

^faut

attribuer ces résultats

négatifs;

^{en outre, comme le} remarquent ^les

auteurs de ce

travail,

^les surfaces rétléchissantes et

réfringentes

^sont

toujours très-petites

par rapport ^aux

longueurs

^{d’onde. MI. Mach}

et Fischer ont cherché à vérifier ces lois en

employant

^{des sons}

très-intenses et

élevés,

^{et en même} temps ^en

produisant

^{la ré-}

flexion et la réfraction sur la totalité des ondes _sonores, et non sur une

portion

^limitée.

Le son

employé

^{était le}

plus

^souvent celui que

produit

l’étincelle

électrique

^d’une bobine d’induction ou d’une maclline de Holtz

avec addition d’une bouteille de

Leyde.

Pour la réflexion ils

prenaient

^deux

planches

de bois dont lcs bords étaient réunis par ^{une lame de} fer-blanc et

qui

^formaient

un miroir

cylindrique complet

^{à base}

elliptique.

L’étincelle éclatait à l’un des

foyers,

^{et à l’autre on}

plaçait

^{une lame de verre}

noircie,

recouverte de sable. On _{y voit} se former des cercles

concentriques parallèles,

^{comme l’on}

sait,

^à la surface des

ondes;

des bulles de gaz détonant enflammées donnent des

figures

^d’autant

plus

nettes

qu’elles

^sont

plus petites;

^{on peut entendre a l’aide d’un}

tube de caoutchouc la réflexion du son

produit

^{à l’autre}

foyer

par

un tuyau ^{sonorc ; mais la}

perception

^{du son réfléchi est d’autant}

plus

^{nette que le son est}

plus

élevé et, par

suite,

^la

longueur

^d’onde

plus

^courte.

On peut

également employer

^{des miroirs}

sphériques

^{de i mètre}

de rayon ^{et i mètre}

d’ouverture, placés

^{à une} distance de 6

mètres ,

mais les résultats sont moins nets; ^en

plaçant

^{une flamme à l’un}

des

foyers,

^{on la voit}

s’agiter

^en faisant éclater ^une bulle de _gaz détonant a l’autre

foyer.

^Avec

l’oreille,

^on

perçoit

la réflexion du

son dû à un des

cylindres

d’acier construits par M.

Koenig

pour

produire

^{des sons élevés}

(1),

^{mais on n’entend} pas des tuyaux ^so-

nores

très-graves.

L’étude de la réfraction du son

présente

^encore

plus

^de

difficultés,

parce que les divcrs milicux gazeux ^sont

séparés

par des ^mem-

branes, qui

^doivent elles-mêmes être mises en

vibration;

^{il en}

(’ ) La ^même expérience ^a toujours ^{réussi de cette} façon ^{avec une montre.}

résulte évidemment ^un atïaiblissement dans l’intensité des ondes

transmises,

^{et cette} circonstance

exige l’emploi

^{de sons}

beaucoup plus

^{intenses que pour la réflexion.}

MM. Mach et Fischer n’ont obtenu que ^des résultats

négatifs

^en

employant

^{les lentilles de}

^Sondhaus,

^soit

sphériques,

^soit

cylin- dariques ;

^{de même en étudiant la} réfraction du son par ^une surface

plane,

^{même en y}

ajoutant

des miroirs

cylindriques

^à bases para-

boliques.

^{Ils ont cherché à}

opérer

^sur la totalité des ondes _sonores,

au lieu d’en

prendre

^{seulement unc}

portion plus

^{ou moins}

grande.

Pour cela ils se sont

appuyés

^{sur le}

principe suivant,

^énoncé par

lluyglzens,

^comme

généralisation

^des

propositions déjà

^démontrées

par Descartes : Si ^un

point

^{lumineux est} situé dans ^un certain

milieu,

pour que les rayons

après

leur réfraction viennent con-

vcrger exacternent en un

point,

il faut que la surface ^de

séparation

ait pour

équation bipolaire it

^{= c rzv, en} prenant ^comme

pôles

les

foyers conjugués,

^{c étant une constante}

arbitraire, tt

^{et v les}

rayons ^vecteurs

qui représentent

les rayons lumineux

(1).

^{Les deux}

foyers

^sont situés alors de part ^et d’autre de la courbe.

Si l’on

prend l’équation

^{u+nv=c, on a une} courbe de forme

analogue

^{à celle de}

l’ellipse, qui enveloppe

^{les deux}

foyers,

^et

présente

^{la forme d’un} ovale. Si l’on

place

^un

point

^{lumineux à l’un}

des

foyers,

le rayon réfléchi passera par l’autre

foyer,

^{à la condition}

qu’après

la réflexion sur la courbe le rayon ^{se meuve dans un} milieu dont l’indice est n ; ^{car on}

eliaiige,

pour passer du ^cas

pré-

cédent à

celui-ci,

^{Il en} iz, ^ce

qui indique

^{un mouvement réfléchi}

et réfracté à la fois.

Ils ont construit la courbe

u+4 v= c, 5

^étant sensiblement

4 4

l’indice de réfraction du son

quand

il passe de l’air ^dans l’acide

carbonique.

^{Ils ont}

découpé

^trois

planches

^que

je désignerai

par les 11°5 i, 2, 3 suivant cette

courbe ;

^la

planclle

^{2 était un} peu

plus petite

que les

planches

^{i et 3. Les contours des}

planches

étant

placés

dans l’ordre de leur

numéro,

^{les unes au-dessus des}

autres et à une certaine

distance,

^{on réunit les}

planches 2

^{et 3}

(supé-

rieure et

intermédiaire)

^à l’aide d.’une

membranes,

^{et les contours}

(1) ^On démontre facilement que dans ^ces courbes analogues ^à l’hyperbole, ^{si l’on} désigne par i et r les angles de la normale avec les rayons vecteurs, ^{on a sin iii sin r.}

égaux

^des

planches

^{i et 3 à l’aide d’une lame de} fer-blanc. On laisse

rempli

^d’air

l’espace

^{renfermé entre i et 2, et l’on}

remplit

^d’acide

carbonique

^celui

qui

^{est limité} par les

planches

^{2 et}

3,

^et par la membrane

qui

^{les réunit.} L’étincelle

électrique

^{éclate au}

foyer

^de

la courbe dans le

compartiment inférieur;

^{les ondes se} rélléchissent

contre le contour extérieur et une

partie pénètre

^dans le compar- timent

supérieur

par l’intermédiaire de la membrane

qui

^le

limite ;

on

obtient,

^en

plaçant

^{au deuxième}

foyer,

^{dans l’acide}

carbonique,

une lame de verre couverte de

sable,

^une

figure

^{formée de cercles .}

concentriques

11.nettement dessinés.

A.

TERQUEM.

MACH. - Optisch-akustische ^Versuche (Expériences d’acoustique optique).

J’ai

exposé

^{dans une Note}

précédente (1) quelducs - uncs

^des

expériences

^{de NI. Mach. Les}

dispositions qui

^{ont été}

indiquées

per-

mettent d’observer immobile un corps v ibrant ^à r octave

aiguë

^de

l’interrupteur;

^{mais l’on ne} peut ^{montrer à} v olonté telle ou telle

.

phase

^{de sa} vibration, . 31. Mach obtient ce résultat ^en montant sur un

chariot

mobile,

^au moyen d’une

vis,

la bonnette

qui

porte la lentille éclairante et le

diaphragme

fixe. Celui-ci peut ainsi être

déplacé

dans une direction

perpendiculaire

^{à celle de la fente de l’écran}

vibrant,

^et l’on observe à volonté toutes les

pliases possibles

^{de l’in-}

terrupteur ^{ou du}

diapason qu’il

^actionne.

On peut aussi attacher à l’une des branches de

l’intcrrupteur

^un

fil convenablement

tendu,

^et observer dans la lumière intermittente la forme du fil vibrant des

expériences

^{de 3Ielde . En faisant mou-}

voir la vis

qui

porte ^la

bonnette ,

^{on verra le fil}

précédemment

immobile exécuter ses oscillations aussi lentement

qu’on

^{le voudra.}

On obtient un

régulateur automatique

^de

l’éclairage

intermittent

en fixant un

disque

^{à fentes}

perpendiculairement

^{à l’axe de rota-}

tion d’une sirène. Si le nombre des fentes du

disque optique

^est

égal

^{à celui des trous du}

plateau

^{de la}

^sirène,

^celui-ci

paraît

^immo-

bile

quand

^{on le}

regarde

^{à travers les fentes du}

disque

^tournant.

Une membrane dont les vibrations sont excitées par le son de la

(1) Journal de Physique, page ^{112 de ce tome.}