C'est ce qu'on appelle en mécanique la superposition des petits mouvements. Au
moment de la rencontre de deux ou plusieurs systèmes d'ondes, les pulsations
s'ajoutent les unes aux
autres, s'additionnent algébriquement; mais la série alternative de
condensations et de dilatations se transmet fidèlement de molécule à molécule,
jusqu'à épuisement de la force initiale.
C'est ainsi qu'on peut s'instruire en faisant des ronds dans l'eau, et c'est
ainsi aussi qu'on peut se représenter l'atmosphère d'une salle de concert,
sillonnée en tous sens par des ondes
régulières se rencontrant et s'entrecoupant en tout sens, sans que jamais aucune
d'elles perde, à tous ces contacts, son individualité propre.
Mais avec cette différence que les ondes sonores donnent lieu à des combinaisons
autrement compliquées que les ondes liquides et superficielles que nous venons
de décrire.
L'ébranlement causé par un corps qui tombe dans l'eau ne s'y manifeste d'une
façon visible qu'à l'intersection de l'air et de l'eau, et les ondulations
auxquelles il donne naissance se meuvent
toutes dans ce même plan horizontal; c'est pourquoi nous les avons appelées des
ondes circulaires. Les ondes sonores, se produisant au sein de l'atmosphère, se
répandent symétriquement
dans tous les sens, aussi bien en haut et en bas qu'à droite ou à gauche, tout
autour enfin du corps sonore dont elles émanent; ce sont des ondes sphériques.
La déperdition de force est
donc en raison directe du carré de la distance qui sépare l'auditeur de la cause
première du son; autrement dit, l'intensité décroît en proportion de la massa
d'air ébranlée.
En plein air, par un temps calme, un son entendu à la distance de deux mètres
est déjà quatre fois plus faible que si on avait l'instrument à l'oreille; à
trois mètres, neuf fois; à quatre mètres,
seize fois. (C'est ce que démontre la théorie mathématique ; mais dans la
pratique on verra que certains sons sont doués d'une plus grande portée que
d'autres, d'une plus grande
pénétration, ce qui doit tenir à la présence d'harmoniques élevés, qui rendent
leur timbre perçant.)
Si, par un moyen quelconque, on évite la diffusion latérale des ondes sonores,
on augmente dans des proportions considérables la portée du son; dans les tuyaux
vides des conduites d'eau
de la ville de Paris, le célèbre physicien Biot a constaté qu'en parlant a voix
basse on pouvait s'entendre à plus d'un kilomètre. M. Regnault a trouvé que les
ondes se propagent plus loin
dans les tuyaux d'un fort diamètre que dans ceux de section étroite, ce qui
prouve qu'une partie de la force s'use sur les parois du tuyau.
Un coup de pistolet chargé d'un gramme de poudre s'entend à 1,159 mètres dans un
tuyau dont le diamètre est 0m,108; dans un tuyau de 0m,300, il porte jusqu'à
3,810mètres; enfin, si ce
tuyau a 1m,100; ce même bruit est encore perceptible à 9,540 mètres. C'est sur
ce principe que sont construits les tuyaux acoustiques.
Mais il y a d'autres moyens de diriger les ondes sonores. Tout comme les rayons
lumineux, les rayons sonores jouissent de la propriété d'être réfléchis et
réfractés; le mur auquel est adossé
un orchestre et les voûtes du plafond constituent pour le son de véritables
miroirs. Le son se reflète sur une surface polie exactement comme la lumière, et
pour lui, aussi bien que pour elle,
l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.
Le son le plus faible d'un diapason, ou même le tic tac d'une montre, placés à
l'un des foyers d'un réflecteur
elliptique, convergent vers l'autre foyer, où ils sont perçus nettement.
Remplacez le réflecteur elliptique par un autre de forme parabolique, et tous
les rayons seront renvoyés parallèlement,
selon l'axe de la parabole. Tout naturellement, un son peut subir plusieurs
réflexions successives sur des parois disposées convenablement, agissant sur lui
comme un jeu de glaces agit sur
la lumière. C'est à cette propriété que sont dus les échos, dont nous parlerons
plus loin, ainsi que le roulement du tonnerre, au moins en grande partie; dans
ce dernier cas, les nuages
constituent des surfaces réfléchissantes.
Le son peut également être réfracté en traversant des milieux d'inégale densité,
et, bien que cette propriété n'ait reçu jusqu'à présent aucune application
artistique, nous allons décrire un
moyen facile de s'en assurer : à quelques centimètres d'un diapason vibrant
suspendez un ballon de baudruche dans lequel vous aurez introduit du gaz acide
carbonique, plus dense que l'air; éloignez-vous
graduellement jusqu'à un mètre ou un mètre cinquante, en tenant près de
l'oreille un entonnoir formant cornet acoustique (fig. 27). Vous trouverez
aisément dans ces parages un point où le
son du diapason atteindra un maximum d'intensité; à ce moment, faites remplacer
le diapason par une montre, et vous en percevrez tous les bruits aussi
distinctement que si vous la teniez
près de l'oreille. Le ballon aura fait converger les rayons sonores comme une
lentille de verre aurait fait converger les rayons lumineux.
Cet effet est dû à la différence d'élasticité et de densité
qui existe entre le gaz acide carbonique et l'air atmosphérique. La réfraction
des rayons est un effet du ralentissement de leur marche dans l'épaisseur du
ballon.