HAL Id: jpa-00240158
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00240158
Submitted on 1 Jan 1898
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
Étude des cornets acoustiques par la photographie des flammes de Kœnig
M. Marage
To cite this version:
M. Marage. Étude des cornets acoustiques par la photographie des flammes de Kœnig. J. Phys.
Theor. Appl., 1898, 7 (1), pp.131-141. �10.1051/jphystap:018980070013101�. �jpa-00240158�
131
qu’en
unpoint
situé au-delà de l’autre bordM,
duchamp.
On aobservé pour
chaque longueur
la torsionmagnétique
en unpoint P~
4tel que z .-
BP,
= 1 mètre et20cm,5.
La torsionT - 1
tour. Le courant est de 8ampères.
La courbe de variation de t en fonction de L est une droite de 120 à 145
centimètres,
c’est-à-direquand
lepoint
A estdans lechamp
uniforme. On a ensuite un maximum
quand
lepoint
A sort duchamp,
enfin un arcd’hyperbole indiquant
la constance du pro- duit t X L .,
Ces résultats sont donnés par les formules.
Lorsque
lepoint
A est en dehors de labobine,
c’est la formule(2) qui
intervient. Tout y est constant, saufL ;
donc t.L - Cte.Lorsque
lepoint
A est dans labobine,
la formulequi
convientest :
où
Si d’ est
petit
à côtéde l2’ tPj
variera sensiblement comme d’ etaura son maximum
quand d’ = d,
c’est-à-direquand
A sortira duchamp.
ÉTUDE DES CORNETS ACOUSTIQUES PAR LA PHOTOGRAPHIE DES FLAMMES DE K0152NIG ;
Par M. MARAGE .
INTRODUCTION.
Dans ce travail
je
me suis d’abordproposé
de chercherquelle
étaitla
caractéristique
desvoyelles parlées
sans aucuninstrument ; puis
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018980070013101
132
j’ai
étudié les modifications que font subir au son les cornets acous-tiques,
et enfinj’ai
cherchél’appareil qui,
tout enaugmentant
l’inten- sité desvibrations,
leur laissait leur hauteur et leur timbre.Dans un travail
antérieur (),
en me servant comme réactif desflammes
manométriques, j’obtins
des résultatsqui
ne concordaient nullement avec ceux que M.Koenig
avait obtenus dans les mêmes conditions.Comme,
tous lesdeux,
nous nous servions de miroirstournants,
et que nous dessinions vue, il
n’y
avaitqu’un
seul moyen de trancher le différend : c’était dephotographier
les flammes.L’appareil
deK0153nig
secomposait
de sixparties :
I" Un miroir tournant ; 2° une flamme
manométrique ;
3° unecapsule manométrique;
4.0 untube ;
5° uneembouchure;
6° unparleur.
Cette note
comprendra
le même nombre desubdivisions, pré-
cédées d’un
exposé rapide
de la méthode quej’ai employée
pourcompter
letemps.
~
APPAREILS ET FLAMME CHRONOMÉTRIQUE.
FLAMlB’IE
CHRONOMÉTRIQUE. -
Ils’agissait,
avant tout, d’avoir unappareil compteur
donnant exactement letemps.
Pour celaj’employai
deux
capsules manométriques
dont lesflammes,
situées l’une au-des-sous de
l’autre,
étaientplacées
dans un mêmeplan
verticalparallèle
au
papier
sensible duchronophoto graphe.
La flamme
chronométrique
était située un peu àgauche
de l’autreet toutes les deux étaient mises au
point
en mêmetemps.
Un
diapason électrique,
vibrantau 1
54 deseconde, communiquait
ses vibrations à la flamme par l’intermédiaire d’un tambour de
Marey;
les deuxcapsules
étaient contenues dans une boîte rectan-gulaire
enbois, tapissée
intérieurement de velours noir etprésen-
tant sur une de ses faces latérales une ouverture fermée par une lame de verre ; des orifices
permettaient
l’entrée et la sortie des 1gaz, et l’on se trouvait ainsi
complètement
à l’abri desagitations produites
par l’air extérieur.(1) Note sur un nouveau cornet acoustique servant en n2éme temps de masseur du tympan : présenté à la Société de Biologie le 9 janvier 1897. Masson,
édit.
133 Le
chronophotographe
était mû à la main : un volant formé d’une lame circulaire deplomb
donnait un mouvement aussi uniformeque
possible.
Achaque expérience
on avait environ 1-.,50 depapier impressionné
dont la vitesse variait entre1~,50
et 2 mètres à la seconde.INTERPRÉTATION DES FLAMMES. - Si l’on examine les
épreuves qui
donnent les différentes formes que
prend
la flammechronométrique
vibrant en
~
deseconde,
on voit que,lorsque
la vitesse estnulle,
la flamme donne sur le
papier
uneimage
très nette,négative.
Si l’onaugmente graduellement
lavitesse,
on constatequ’à chaque
vibrationdu
diapason
la flamme estbrusquement projetée
audehors, puis
elle
redescend
pour rallumer la flamme suivante.Si la vitesse
s’accroît,
la flamme s’incline sur laphotographie ;
et la
partie
descendante forme untriangle
dont la base est la flammeentière et dont le sommet se trouve au
point d’origine
de la flamme suivante.Si la vitesse devient
plus considérable,
la base de la flamme n’estplus
assezphotogénique
dans sapartie
montante et descendante pourimpressionner
lepapier,
et lesimages
des différentes flammes sontséparées
les unes des autres.Nous retrouverons
toujours
unphénomène analogue
dans lesflammes
vibrant sous l’influence de laparole.
Il faut avoir soin de donner au
papier
sensible une vitesse telle que les flammes soientséparées
les unes desautres,
sanscependant
êtretrop éloignées.
Je vais examiner successivement l’influence des différentes
parties composant l’appareil
deKenig.
1. 0 INFLUENCE DES MIROIRS TOURNANTS. La masse d’air entraînée
agite
laflamme,
cequi
la déformecomplètement.
On
peut
remédier à cet inconvénient enséparant
la flamme des miroirs par une lame de verreverticale ;
l’observateur voit alors troisimages :
les deuxpremières
données par les faces antérieure et pos- térieure de la lame de verre ; la troisième donnée par le miroir tour- nant ; et, comme cette dernière est la seulequi
semultiplie,
les deuxautres ne
présentent
aucuninconvénient;
mais dans ce cas il nem’a pas encore été
possible
dephotographier l’image
vue dans lesmiroirs.
2- INFLUENCE DE LA FLAMME. 2013 Le gaz
d’éclairage,
mêmechargé
134
de vapeurs
d’éther,
depétrole
ou debenzine,
n’étant pas assezpho- togénique, j’employai l’acétylène qui
avait un doubleavantage :
1°
Impressionner
fortement lepapier ;
20 Vibrer à l’unisson avec le
diapason,
chose queje
n’avaisjamais
pu obtenir avec le gaz
d’éclairage.
Lorsque
la flamme ne vibrait pas, elle montait et descendait sousl’influence du
diapason
en traçant une sorte desinusoïde; lorsqu’elle
se mettait à
chanter,
elle donnait lesfigures
décritesplus
haut.3" INFLUENCE DE LA CAPSULE MANOMÉTRÏQUE. 2013 On
peut placer
dans la
capsule
soit une membrane debaudruche,
soit une mem-brane de
caoutchouc; mais,
en faisant lesexpériences,
on voitqu’une
membrane en baudruche très peu tendue obéit
beaucoup plus
auxvibrations de la
parole qu’une
membrane de caoutchouc. Cettedernière,
eneffet,
revient sur elle-mêmegrâce
à son élasticité et elle éteint toutes les têtes deflammes,
cequi
leur donne unaspect
abso-lument
géométrique.
4" INFLUENCE DU TUBE. - Un tube
long
et étroit ou enlève de la netteté ou semble introduire des flammes nouvellesqui
n’existentpas
lorsqu’on emploie
un tubelarge
et court. Ces flammes se sura-joutent
aux flammescaractéristiques
desvoyelles,
parconséquent
dans toutes les
expériences
on atoujours employé
le même tubegros et court.
5° INFLUENCE DE L’EMBOUCHURE. -
A)
Sans Onsupprime complètement
toute embouchure et on prononce successi-vement chacune des
voyelles
en donnant autant quepossible
au sonproduit
la même hauteur.On constate alors que l’on
peut partager
lesvoyelles
en troisgroupes : dans le
premier
onplacera I, U, OU,
caractérisées parune seule
flamme ;
Dans le second :
É
et0,
caractérisées par deuxflammes;
et dansle troisième :
A,
caractérisée par trois flammes.Ces mêmes
voyelles ayant
étéprononcées
sur la mêmenote, chaque
vibration était
représentée,
non pas par le nombre de flammesabsolu,
mais par le nombre de groupes(planche IV).
Ainsi
I, U, OU, présentent cinq
flammes par 541
deseconde ; É et O, cinq
groupes de deux flammes par1
deseconde ;
etA, cinq
groupesde trois flammes de seconde. ,
"
54
135
Ce
qui donne,
pour tonalitéabsolue,
540 vibrationssimples,
c’est-à-dire une note
comprise
entreut3 (522)
et ut# (562).
FIG.1.
Ceci n’a rien
d’étonnant,
attendu que, pour prononcer1, U, OU,
Iacavité buccale ne
change
pas deforme,
lalangue
reste enplace,
etce sont les lèvres seules
qui
font lavoyelle ;
il en est de même pourÉ
et pour0 ;
enfin lavoyelle
A est obtenue d’unefaçon
tout à faitparticulière.
’
Cette classification des
voyelles,
bienqu’obtenue
par une méthode trèsdifférente, correspond
absolument à la classification d’Helmholtz.’ FiG. 2.
Elle
correspond
en mêmetemps
à la classificationadoptée généra-
lement par les
professeurs
de chant et, enparticulier,
par M. Lefort.M. Lefort
admet,
eneffet,
dans la voixchuchotée,
troisvoyelles fondamentales, I, U, OU,
d’où il fait dériver les autres.Pour prononcer successivement les
voyelles
d’uneclasse,
ilsuffit,
la
langue
restant enpla ce,
d’ouvrir la bouche deplus
enplus ( )).
(1) J’ai comparé les résultats ainsi obtenus, avec ceux que donne la méthode
graphique; M. Marey avait fait modifier la plaque vibrante du graphophone de >
manière à inscrire ses vibrations sur un cylindre tournant recouvert de noir de
136
B)
Embouchure de -- Si l’onprend
l’embouchure dont M.K0153nig
s’est servi pour faire sesexpériences,
et si l’onrépète les _ voyelles
avec la même tonalité queprécédemment,
on constate que cette embouchuremétallique
en forme de cône a introduit des flammes nouvellesqui
modifient considérablement la forme et le nombre des flammes(planche V).
1 n’est
plus
caractérisé par une seuleflamme,
mais par une flammeprincipale
avec deux autresplus petites parallèles.
U conserve une flamme
unique, mais
OU en a troisparallèles :
deux
égales
setouchant ;
uneplus petite,
isolée.É
aquatre
flammesindépendantes
à leurbase,
réunies à leursommet; O en a trois
également indépendantes
à leurbase,
réuniesà leur sommet. Enfin
A,
au lieu de troisflammes,
en aquatre,
laplus petite
étantajoutée.
Ce sont donc U et A
qui
sont les moins déformées.On
comprend
donc que M.Koenig,
s’étant servi de cette embou- chure dans toutes sesexpériences,
aittoujours
trouvé des résultats différents des miens.C) Influence
du résonateur. - Onremplace
maintenant l’en1bou- chure deK0153nig, qui
doit êtrerejetée,
par les résonateurs corres-pondant
aux vocables desvoyelles
OU, d’après
Donders.0, A, E, d’après hoenig
et Helmholtz.1, d’après
Helmhol tz(’ ) .
fumée : en examinant ces courbes au microscope, on peut constater que I, U, OU,
. donnent chacune une courbe se rapprochant de la sinusoïde, ce que j’appellerai
un tracé à une période, correspondant à une flamme.
É et 0 donnent un tracé à deux périodes ; cependant pour É il semble dans certains cas qu’il y en ait trois (nous en verrons l’explication plus loin) ; enfin la
courbe de A est très nettement formée de trois parties; il y a donc dans ce cas
concordance entre la méthode graphique et la méthode de K0153nig; j’ai, d’ailleurs,
le projet de reprendre l’étude de ces tracés.
(1) D’après Koenig, les vocables des voyelles seraient
~En examinant le tableau ci-joint, on voit que:
OU n’a qu’une flamme avec mais elle est moins régulière qu’avec fa3. 0 et A
sont concordants avec sih3 et SiD4’
1 n’a qu’une flamme avec mais cette flamme est moins nette qu’avec ré6, cependant elle est unique.
Quant à
É,
cette voyelle n’a qu’une flamme avec sin5, alors que normalement137 Il est évident que, si ces notes sont les vocables
des voyelles
cor-respondantes,
la flammecaractéristique
dechaque voyelle
doit êtremarquée
avec uneplus grande netteté ;
c’est ce que l’on constate d’unefaçon
trèsprécise
pourOU, fa3 ;
pour Osi?,
Asilo
É
n’aplus qu’une
flamme avecsil,
et 1 conserve une seule flammeavec
°
D)
Recherche de la vocable. -Puisque 1, U,
OUappartiennent
aumême groupe, elles doivent avoir la même
vocable, (a3 ; É
et0,
lamême
vocable,
A une vocabledifférente, sià.
On constate, en
effet,
que cesvoyelles prononcées
avec ces troisrésonateurs donnent des flammes absolument nettes, claires et
précises ;
mais est-ce à dire que soient sûrement les vocables desvoyelles correspondantes: je
ne saurais l’aflirmer.E) Influence
du résonateur sur le nombre desflammes qui
setrouvent dans
chaque
groupe. - J’ai alorspris
successivementcomme embouchure les résonateurs que
j’avais
à madisposition,
etj’ai
réuni les résultats obtenus dans le tableau suivant:Influence du résonateur s2cr le des flammes
qui
se trouventelle devrait en avoir deux: mais, comme j je l’ai déjà dit, il y a des quantités de É différentes, et, par conséquent, il n’est pas étonnant que les expérimentateurs ne soient pas d’accord sur la vocable de cette voyelle.
138
Certains
résonateurs,
tels quera,
etsi2,
donnent une seuleflamme à toutes les
voyelles ;
mais cesflammes,
au lieu d’êtrerégu- lières, parallèles,
étaient absolumentcontournées,
etje pouvais
enconclure que la note
correspondant
au résonateur ne se trouvait sûrement pasquand
onprononçait
lavoyelle correspondante.
En considérant le
tableau,
on voit que 1 aprobablement
commevocable
fa3
etrés
donnée parHelmholtz ;
U etOU, fa3
donnée parDonders;
donnée parKoenig et Helmholtz ; A, 8Z!
donnée par les mêmesexpérimentateurs.
Quant
àÉ, je
suis fort embarrassé.En effet le résonateur
qui
m’a donné les flammes lesplus régu-
lières est
si~,
mais il n’est pas encoreparfait ;
et les résonateurs80l3’ la3’ ut,
et mêmeré6,
m’ont encore donné deuxflammes ; je
pense que l’on
peut
trouver uneexplication qui
est la suivante : Il y a desquantités
deÉ
différents :É, È, AI,
etc.Il est
probable
que chacun d’eux a savocable ;
deplus, É
est laseule
voyelle
que l’onpuisse
prononcer sans se servir d’aucun réso- nateur buccal et nasal. _En effet on
peut
faire prononcerÉ parfaitement
en tenant lalangue
avec unlinge
et enappuyant
un miroirlaryngien
sur le voile dupalais,
de manière à voir les cordes vocales eninterrompant
lecourant d’air
passant par le
nez.Dans ce cas
É
estproduit
par la vibration des cordes vocalespla-
cées au milieu du tube formé en bas par la trachée et en haut par la
bouche;
dans ce cas iln’y
a pas derésonateur,
et cetÉ pourrait
bien ne pas avoir de vocable
caractéristique.
Influence
du résonateur sur laforme
des groupes. - En consi- dérant le tableauprécédent,
on voit que tous les résonateurscompris
entre
ut2
etfa3
tendent à former des groupes d’uneflamme;
ceuxcompris
entreSOl3
etré,
donnent des groupes de deux flammes.Enfin,
de àsil,
presquetoujours
les flammes se divisent par groupe de trois.L’embouchure aurait donc
plus
d’influence que lavoyelle
sur laforme du groupe.
En effet
j’ai prononcé
successivement A caractérisée par troisflammes,
et 0 caractérisée par deux flammes avec les résonateursfa3’ sir, sil, sil, ré6, pris
commeembouchure,
et l’on voit que:fa3,
vocableprobable
desvoyelles
à uneflamme,
range les flammes.
de A et de 0 par groupes de une ;
sir,
vocableprobable
desvoyelles
139 à deux
flammes,
groupe par deux les flammes de A et de0; 8it,
vocable
probable
desvoyelles
à troisflammes,
donne trois flammes à 0qui
n’èn a que deux.Sib
et semblent ranger les flammes par groupes detrois,
mais
je
n’ai pu obtenir une vitesse suffisante pour les dissocier.En
résumé,
au-dessous desol,, quelle
que soit lavoyelle
pro-noncée,
nous avons des groupes de uneflamme ;
entre si3 et presque exclusivement des groupes dedeux ;
et desi~
à desgroupes de trois
(ré,
faisantexception
pourI).
On
pourrait
doncdéfinir,
en seplaçant
aupoint
de vue desexpé-
riences
actuelles,
la vocable d’unevoyelle
de lafaçon
suivante : la vocable d’unevoyelle
est la notecorrespondant
au résonateurqui, pris
commeembouchure,
donne au groupe de flammes caractéris-tique
dechaque voyelle
son maximum de netteté.Cette note
peut
ne pas êtreunique,
c’est-à-direqu’une
flammepeut
avoirplusieurs
vocables.6° INFLUENCE DE L’EXPÉRIMENTATEUR. - 11
s’agirait
de voir main- tenant comment varient les flammes avec la note surlaquelle
on pro-nonce les
voyelles.
Quelle
que soit la note, il semble que la forme du groupe ne varie pas, mais le nombre de groupesaugmente
avec la hauteur du son.En effet
j’ai prononcé
successivement devant lacapsule
lnanomé-trique,
sansembouchure,
toutes lesvoyelles
en donnant d’abordune note aussi
basse,
ensuite une note aussiaiguë
quepossible :
chose
curieuse,
pourI, U, OU,
bien que lesexpériences
aient étéfaites à des moments
différents, j’ai
obtenu sensiblement la même note basse et la même noteaiguë, c’est-à-dire,
comme notebasse,
432 vibrations
correspondant
àla2 (435),
et, pour noteaiguë, 1188 correspondant
àré, (1174).
Pour
É
et0, j’ai
obtenuégalement
la même note basse et lamême note
aiguë,
mais différentes des deuxpremières,
c’est-à-dire 648(ut3, 522),
et 726(sol3’ 780).
Pour
A,
540(ut3, 522),
et ’7~6(sol3, 780).
Cette
expérience
semble donc vérifier encore une fois la classi- fication quej’ai
admise.Quelle
que soit la note, lesvoyelles
conservent leur groupe de flammescaractéristique ;
mais lesimages
n’ont paspartout
la mêmenetteté :
I, U,
OU sontplus
nets dans les notesaiguës.
140
Les deux flammes de
É
seséparent
et se différencient dans les notes graves.O et A varient peu. ’
Ce
qui
sembleraitindiquer
queI, U, OU, É
se chantent mieux dans les notesaiguës.
= 0 et A conviendraient à toutes les notes. -
Quand
onchange,
dans une mêmeexpérience
et en conser-,
vant la même
voyelle,
une note basse et une noteaiguë,
on constateque la flamme
disparaît
presquecomplètement
au moment du chan-gement
de note, le nombre des groupesaugmente,
mais lavoyelle
conserve
toujours
sa flammecaractéristique.
Si l’on conserve la même
tonalité,
mais si l’onchange
lavoyelle,
on constate
qu’il n’y
a pas dechangement brusque ;
parexemple
sil’on passe de OU à
0,
on voit peu à peuapparaître,
à côté de laflamme
unique caractéristique
deOU,
la seconde flamme caractéris-tique
de O.Il resterait maintenant à chercher
pourquoi I, U,
OU sont’ carac-térisés par une seule
flamme,
E et C) pardeux,
A par trois.Il faudrait ensuite
pouvoir,
engroupant
deuxvoyelles
à uneflamme,
obtenir unevoyelle
à deuxflammes,
ou bien obtenir A engroupant
soit troisvoyelles
à uneflamme,
soit deuxvoyelles,
l’une àdeux
flammes,
l’autre à une flamme.Mais ce sont des
expériences qui
me semblent fort difficiles et queje
n’ai pas encoreentreprises.
FIG. 3. - Masseur-Cornet, perspective et coupe 1 /2 grandeur.
La méthode des flammes
manométriques,
ainsimodifiée,
me sembledonc
pouvoir
rendre desservices
dans les recherchesacoustiques;
elle
permet
d’obtenir des résultatsprécis,
et onpeut
faire desexpé-
Pl. IV
de seconde).
Pl. v
V o)’elles pronollcées
avec l’e1JZbouc!Jllre de (1/54 de seconde).Pl. VI
Sans membrane. Avec membrane de caoutchouc.
141 riences en
ayant
une voixquelconque
et une oreille aussi peu musi- cale quepossible.
Si on
répète
lesexpériences précédentes
enprenant
comme embou- chure un masseur-cornet(flg. 3)
sansmembrane,
on voit queI, U,
OUsont
toujours
caractérisés par uneflamme,
maisÉ, 0,
A ont chacundeux
petites
flammessurajoutées (planche VI).
Si l’on
interpose
une membranevibrante,
en caoutchouc trèsmince,
on constate que les flammescaractéristiques
desvoyelles apparaissent immédiatement,
sauf pour OUqui
semble avoir deuxflammes,
et pourÉ qui
conserve une troisième flamme toutepetite.
Cette embouchure est
donc,
de toutes celles que nous avons em-ployées,
cellequi
modifie le moins les flammes dechaque voyelle.
Cet
instrument,
tout enempêchant
le contact direct par l’air entre leparleur
etl’auditeur,
conserve donc au son une trèsgrande pureté.
ANALYSE D’UNE COURBE
PÉRIODIQUE
PAR LE PROCÉDÉ DE LUDIMAR HERMANN ;Par M. G. WEISS.
Hermann s’est
proposé
de retrouver les sinussoïdes constituant unecourbe
périodique
donnée. Cetteopération
estgénéralement
fortlaborieuse ;
leprocédé
de Hermann estrapide,
trèssimple
et d’uneprécision
très suffisante. ,Une courbe
périodique peut toujours
sereprésenter
par une série de Fourier de la formeL’association de deux termes de même rang en cos et
sin,
parexemple An
cos nx+ Bn
sin nx,représente
la sinussoïde delong ueur
d’onde n fois
plus petite
que lalongueur
d’onde de la courbepério- dique
donnée.L’ordonnée maxima de la sinussoïde est donnée par et la
phase
par y = arctg An
Dans le cas
particulier
de laphase nulle,
la sinussoïde correspon- dante se réduit au terme en sin.à
J. de Phys., 31 série, t. VII. (Mars 1898.) il