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BIBLIOTHÈQUE DES MERVEILLES
LE TÉLÉPHONE
LE MICROPHONE
ET LE PHONOGRAPHE
PAR
LE COMTE TH. DU MONCEL
Membre de l'Institut
OUVRAGE ILLUSTRÉ
DE 67 FIGURES DESSINÉES SUR BOIS
PAR B. BONNAFOUX
PARIS
LIBRAIRIE HACHETTE ET Cie
79, BOULEVARD SAINT-GERMAIN, 79
1878
Droits de propriété et de traduction réservés
BIBLIOTHÈQUE DES MERVEILLES
PUBLIÉE SOUS LA DIRECTION
DE M. ÉDOUARD CHARTON
LE TÉLÉPHONE, LE MICROPHONE ET LE PHONOGRAPHE
21571-78.--PARIS, TYPOGRAPHIE LAHURE
Rue de Fleurus, 9
LE TÉLÉPHONE
LE MICROPHONE
ET LE PHONOGRAPHE
UN COUP D'OEIL HISTORIQUE.
À proprement parler, le téléphone n'est qu'un instrument apte à
transmettre les sons à distance, et l'idée de cette transmission est
aussi ancienne que le monde. Les Grecs employaient des moyens
susceptibles de la réaliser, et il n'est pas douteux que ces moyens
n'aient été quelquefois mis à contribution dans les oracles du
paganisme. Seulement cette transmission des sons ne sortait pas de
certaines limites assez restreintes, ne dépassant pas sans doute
celles des porte-voix. Suivant M. Preece, le document le plus ancien
où cette transmission du son à distance soit formulée d'une manière un
peu nette, remonte à l'année 1667, comme il résulte d'un écrit d'un
certain Robert Hooke, qui dit à ce propos: «Il n'est pas impossible
d'entendre un bruit à grande distance, car on y est déjà parvenu, et
l'on pourrait même décupler cette distance sans qu'on puisse taxer la
chose d'impossible. Bien que certains auteurs estimés aient affirmé
qu'il était impossible d'entendre à travers une plaque de verre
noircie même très-mince, je connais un moyen facile de faire entendre
la parole à travers un mur d'une grande épaisseur. On n'a pas encore
examiné à fond jusqu'où pouvaient atteindre les moyens acoustiques, ni
comment on pourrait impressionner l'ouïe par l'intermédiaire d'autres
milieux que l'air, et je puis affirmer _qu'en employant un fil tendu,
j'ai pu transmettre instantanément le son à une grande distance et
avec une vitesse sinon aussi rapide que celle de la lumière, du moins
incomparablement plus grande que celle du son dans l'air. Cette
transmission peut être effectuée non-seulement avec le fil tendu en
ligne droite, mais encore quand ce fil présente plusieurs coudes._»
Ce système de transmission des sons, sur lequel sont basés les
téléphones à ficelle qui attirent l'attention depuis quelques années,
est resté à l'état de simple expérience jusqu'en 1819, époque à
laquelle M. Wheatstone l'appliqua à sa lyre magique. Dans cet
appareil, les sons étaient transmis à travers une longue tige de sapin
dont l'extrémité était adaptée à une caisse sonore; de là à l'emploi
des membranes utilisées dans les téléphones à ficelle, il n'y avait
qu'un pas. Quel est celui qui eut cette dernière idée?... il est assez
difficile de le dire, car beaucoup de ces vendeurs de téléphones se
l'attribuent sans se douter même de la question. S'il faut en croire
certains voyageurs, ce système serait depuis longtemps employé en
Espagne pour les correspondances amoureuses. Quoi qu'il en soit, les
cabinets de physique ne possédaient pas ces appareils il y a quelques
années, et beaucoup de personnes croyaient même que la ficelle était
constituée par un tube acoustique de petit diamètre. Cet appareil,
quoique devenu un jouet d'enfant, est d'une grande importance
scientifique, car il montre que les vibrations capables de reproduire
la parole peuvent être d'un ordre infiniment petit, puisqu'elles
peuvent être transmises mécaniquement à des distances dépassant cent
mètres. Toutefois, au point de vue télégraphique, le problème de la
propagation des sons à distance était loin d'être résolu de cette
manière, et l'idée d'appliquer les effets électriques à cette sorte de
transmission dut naître aussitôt qu'on put être témoin des effets
merveilleux de la télégraphie électrique, ce qui nous reporte déjà aux
époques qui suivirent l'année 1839. Une découverte inattendue faite
par M. Page en 1837, en Amérique, et étudiée depuis par MM. Wertheim,
de la Rive et autres, devait d'ailleurs y conduire naturellement; car
on avait reconnu qu'une tige magnétique soumise à des aimantations et
à des désaimantations très-rapides, pouvait émettre des sons, et que
ces sons étaient en rapport avec le nombre des émissions de courants
qui les provoquaient.
D'un autre côté, les vibrateurs électriques combinés par MM.
Mac-Gauley, Wagner, Neef, etc., et disposés dès 1847 et 1852 par MM.
Froment et Pétrina pour la production de sons musicaux, prouvaient que
le problème de la transmission des sons à distance était possible.
Toutefois, jusqu'en 1854, personne n'avait osé admettre la possibilité
de transmettre électriquement la parole à distance, et quand M.
Charles Bourseul publia à cette époque une note sur la transmission
électrique de la parole, on regarda cette idée comme un rêve
fantastique. Moi-même, je dois l'avouer, je ne pouvais y croire, et
quand, dans la première édition de mon exposé des applications de
l'électricité publiée en 1854[1], je rapportai cette note, je crus
devoir l'accompagner de commentaires plus que dubitatifs. Cependant,
comme la note me paraissait bien raisonnée, je n'hésitai pas à la
publier en la signant seulement des initiales Ch. B***. La suite
devait donner raison à cette idée hardie, et quoiqu'elle ne renfermât
pas en elle le principe physique qui seul pouvait conduire à la
reproduction des sons articulés, elle était pourtant le germe de
l'invention féconde qui a illustré les noms de Graham Bell et d'Elisha
Gray. C'est à ce titre que nous allons reproduire encore ici la note
de M. Charles Bourseul.
[Note 1: Voy. t. II, p. 225, et t. III, p. 110, de la 2e
édition du même ouvrage publiée en 1857.]
«Après les merveilleux télégraphes qui peuvent reproduire à distance
l'écriture de tel ou tel individu, et même des dessins plus ou moins
compliqués, il semblerait impossible, dit M. B***, d'aller plus en
avant dans les régions du merveilleux. Essayons cependant de faire
quelques pas de plus encore. Je me suis demandé, par exemple, si la
parole elle-même ne pourrait pas être transmise par l'électricité, en
un mot, si l'on ne pourrait pas parler à Vienne et se faire entendre
à Paris. La chose est praticable: voici comment:
«Les sons, on le sait, sont formés par des vibrations et appropriés à
l'oreille par ces mêmes vibrations que reproduisent les milieux
intermédiaires.
«Mais l'intensité de ces vibrations diminue très rapidement avec la
distance; de sorte qu'il y a, même en employant des porte-voix, des
tubes et des cornets acoustiques, des limites assez restreintes qu'on
ne peut dépasser. Imaginez que l'on parle près d'une plaque mobile,
assez flexible pour ne perdre aucune des vibrations produites par la
voix, que cette plaque établisse et interrompe successivement la
communication avec une pile: vous pourrez avoir à distance une autre
plaque qui exécutera en même temps les mêmes vibrations.
«Il est vrai que l'intensité des sons produits sera variable au point
de départ, où la plaque vibre par la voix, et constante au point
d'arrivée, où elle vibre par l'électricité; mais il est démontré que
cela ne peut altérer les sons.
«Il est évident d'abord que les sons se reproduiraient avec la même
hauteur dans la gamme.
«L'état actuel de la science acoustique ne permet pas de dire _a
priori_ s'il en sera tout à fait de même des syllabes articulées par
la voix humaine. On ne s'est pas encore suffisamment occupé de la
manière dont ces syllabes sont produites. On a remarqué, il est vrai,
que les unes se prononcent des dents, les autres des lèvres, etc.,
mais c'est là tout.
«Quoi qu'il en soit, il faut bien songer que les syllabes ne
reproduisent, à l'audition, rien autre chose que des vibrations des
milieux intermédiaires; reproduisez exactement ces vibrations, et vous
reproduirez exactement aussi les syllabes.
«En tout cas, il est impossible de démontrer, dans l'état actuel de la
science, que la transmission électrique des sons soit impossible.
Toutes les probabilités, au contraire, sont pour la possibilité.
«Quand on parla pour la première fois d'appliquer l'électro-magnétisme
à la transmission des dépêches, un homme haut placé dans la science
traita cette idée de sublime utopie, et cependant aujourd'hui on
communique directement de Londres à Vienne par un simple fil
métallique.--Cela n'était pas possible, disait-on, et cela est.
«Il va sans dire que des applications sans nombre et de la plus haute
importance surgiraient immédiatement de la transmission de la parole
par l'électricité.
«À moins d'être sourd et muet, qui que ce soit pourrait se servir de
ce mode de transmission qui n'exigerait aucune espèce d'appareils. Une
pile électrique, deux plaques vibrantes et un fil métallique
suffiraient.
«Dans une multitude de cas, dans de vastes établissements, par
exemple, on pourrait, par ce moyen, transmettre à distance tel ou tel
avis, tandis qu'on renoncera à opérer cette transmission par
l'électricité, dès lors qu'il faudra procéder lettre par lettre et à
l'aide de télégraphes exigeant un apprentissage et de l'habitude.
«Quoi qu'il arrive, il est certain que dans un avenir plus ou moins
éloigné, la parole sera transmise à distance par l'électricité. _J'ai
commencé des expériences à cet égard_: elles sont délicates et exigent
du temps et de la patience, mais _les approximations obtenues_ font
entrevoir un résultat favorable.»
Il est certain que cette description n'est pas assez complète pour
qu'on puisse y découvrir la disposition qui pouvait conduire à la
solution du problème, et si les vibrations de la lame au poste de
réception devaient résulter d'interruptions et de fermetures de
courant effectuées au poste de transmission, sous l'influence des
vibrations déterminées par la voix, elles ne pouvaient fournir que des
sons musicaux et non des sons articulés. Néanmoins l'idée était
_très-belle_, comme le dit M. Preece, tout en regardant sa réalisation
comme impossible[2]. Il est du reste facile de voir que M. Bourseul
lui-même ne se dissimulait pas les difficultés du problème en ce qui
touchait les sons articulés, car il signale, comme on vient de le
voir, les différences qui existent entre les vibrations simples
produisant les sons musicaux et les vibrations complexes déterminant
les sons articulés; mais, comme il le disait fort justement:
_Reproduisez au poste de réception les vibrations de l'air déterminées
au poste de transmission, et vous aurez la transmission de la parole
quelque compliqué que soit le mécanisme au moyen duquel on l'obtient._
Nous verrons à l'instant comment a été résolu ce problème, et il est
probable que certains essais avaient déjà fait pressentir à M.
Bourseul la solution de la question; mais rien dans sa note ne peut
faire entrevoir quels étaient les moyens auxquels il avait pensé; de
sorte que l'on ne peut raisonnablement pas lui rapporter la découverte
de la transmission électrique de la parole, et nous ne comprenons
guère qu'on ait pu nous faire un reproche de ne pas avoir apprécié,
dès cette époque, l'importance de cette découverte qui pouvait bien
alors paraître un peu du domaine de la fantaisie.
[Note 2: Voy. le _Journal de la Société des Ingénieurs
télégraphistes de Londres_, t. VI, p. 417 et 419.]
Ce n'est qu'en 1876 que le problème de la transmission électrique de
la parole a été définitivement résolu, et cette découverte a soulevé
dans ces derniers temps, entre MM. Elisha Gray, de Chicago, et Graham
Bell un débat de priorité intéressant sur lequel nous devons dire
quelques mots.
Dès l'année 1874, M. Elisha Gray s'occupait d'un système de téléphone
musical qu'il voulait appliquer aux transmissions télégraphiques
multiples, et les recherches qu'il dut entreprendre pour établir ce
système dans les meilleures conditions possibles lui firent entrevoir
la possibilité de transmettre électriquement les mots articulés. Tout
en expérimentant son système télégraphique, il combina, en effet, vers
le 15 janvier 1876, un système de _téléphone parlant_ dont il déposa à
l'office des patentes américaines, sous la forme de _caveat_ ou de
brevet provisoire, la description et les dessins. Ce dépôt fut fait le
14 février 1876: or ce même jour M. Graham Bell déposait également à
l'office des patentes américaines une demande de brevet dans laquelle
il était bien question d'un appareil du même genre, mais qui
s'appliquait surtout à des transmissions télégraphiques simultanées
au moyen d'appareils téléphoniques, et les quelques mots qui, dans ce
brevet, pouvaient se rapporter au téléphone à sons articulés,
s'appliquaient à un instrument qui, de l'aveu même de M. Bell, n'a pu
fournir _aucuns résultats satisfaisants_[3]. Dans le _caveat_ de M.
Gray, au contraire, l'application de l'appareil à la transmission
électrique de la parole est uniquement indiquée, la description du
système est complète, et les dessins qui l'accompagnent sont tellement
précis qu'un téléphone exécuté d'après eux pouvait parfaitement
fonctionner; c'est du reste ce que M. Gray put constater lui-même
quand, quelque temps après, il exécuta son appareil qui ne différait
guère de celui à liquide dont parle M. Bell dans son mémoire. À ce
titre, M. Elisha Gray se serait trouvé certainement mis en possession
du brevet, si une omission de formes de l'office des patentes
américaines, qui, comme on le sait, prononce sur la priorité des
inventions dans ce pays, n'avait entraîné la déchéance de son
_caveat_, et c'est à propos de cette omission qu'un procès a été
intenté dernièrement à M. Bell, devant la Cour suprême de l'office des
patentes américaines, pour faire tomber son brevet. Si M. Gray ne
s'est pas occupé plus tôt de cette réclamation, c'est qu'il était
alors entièrement occupé d'expérimenter son système de téléphone
harmonique appliqué aux transmissions télégraphiques qu'il jugeait
plus important au point de vue commercial, et que le temps lui avait
complètement manqué pour donner suite à cette affaire.
[Note 3: Voy. le Mémoire de M. Bell dans le _Journal de
la Société des Ingénieurs télégraphistes de Londres_, t. VI,
p. 407.]
Quoi qu'il en soit, c'est seulement à partir de la prise de possession
de son brevet que M. Bell commença à s'occuper sérieusement du
téléphone parlant, et ses efforts ne tardèrent pas à être couronnés de
succès, car peu de mois après, il exposait à Philadelphie son
téléphone parlant qui excita, dès cette époque, l'attention publique
au plus haut degré, et qui, perfectionné encore au point de vue
pratique, nous arriva en Europe dans l'automne 1877 avec la forme que
nous lui connaissons.
Comme complément à cette histoire sommaire du téléphone, nous devons
dire que, depuis sa réussite, bon nombre de réclamations de priorité
ont surgi comme par enchantement. Nous voyons d'abord qu'un certain M.
John Camack, Anglais d'origine, s'attribue l'invention du téléphone,
se basant sur ce qu'en 1865 il aurait non-seulement fait la
description de cet appareil, mais encore exécuté les dessins; il
ajoute même que si les moyens ne lui avaient pas fait défaut pour le
construire, le téléphone aurait été découvert dès cette époque. Une
prétention semblable a été également émise par M. Dolbear, compatriote
de M. Bell, et nous verrons bientôt ce qu'en dit ce dernier.
Il en est de même d'un certain M. Manzetti, d'Aoste, qui prétend que
son invention téléphonique a été décrite dans beaucoup de journaux de
1865, entre autres dans _le Petit Journal_, de Paris, du 22 novembre
1865, le _Diretto_, de Rome, du 10 juillet 1865, _l'Écho d'Italie_, de
New-York, du 9 août 1865, _l'Italie_, de Florence, du 10 août 1865,
_la Commune d'Italie_, de Gênes, du 1er décembre 1865, _la Vérité_, de
Novarre, du 4 janvier 1866, _le Commerce_, de Gênes, du 6 janvier
1866. Il est vrai qu'aucune description n'a été donnée de ce système,
et que les journaux en question n'ont fait qu'assurer que les
expériences qui avaient été faites avaient montré que la solution
pratique du problème de la transmission électrique de la parole par ce
système était possible. Quoi qu'il en soit, M. Charles Bourseul aurait
encore la priorité de l'idée; mais suivant nous, on ne doit ajouter
qu'une médiocre confiance à toutes ces revendications faites après
coup.
Avant de nous occuper du téléphone de Bell et des diverses
modifications qu'on lui a apportées, il nous a paru important, pour
bien familiariser le lecteur avec ces sortes d'appareils, d'étudier
les téléphones électro-musicaux qui l'ont précédé, et en particulier
celui de M. Reiss, qui fut construit en 1860 et qui a été le point de
départ de tous les autres. Nous verrons d'ailleurs que ces instruments
ont des applications très-importantes, et la télégraphie leur devra
probablement un jour de grands progrès.
TÉLÉPHONES MUSICAUX.
=Téléphone de M. Reiss.=--Le téléphone de M. Reiss est fondé, quant à
la reproduction des sons, sur les effets découverts par M. Page en
1837 et, pour leur transmission électrique, sur le système à membrane
vibrante utilisé dès 1855 par M. L. Scott dans son phonautographe. Cet
appareil se compose donc, comme les systèmes télégraphiques, de deux
parties distinctes, d'un transmetteur et d'un récepteur, et nous les
représentons fig. 1.
Le transmetteur était essentiellement constitué par une boîte sonore
K, qui portait à sa partie supérieure une large ouverture circulaire à
travers laquelle était tendue une membrane, et au centre de celle-ci
était adapté un léger disque de platine _o_, au-dessus duquel était
fixée une pointe métallique _b_, qui constituait avec le disque
l'interrupteur. Sur une des faces de cette boîte sonore K, se trouvait
une sorte de porte-voix T qui était destiné à recueillir les sons et à
les diriger à l'intérieur de la boîte pour les faire réagir ensuite
sur la membrane. Une partie de la boîte K est brisée sur la figure
pour qu'on puisse distinguer les différentes parties qui la composent.
Les tiges _a_, _c_, qui portent la pointe de platine _b_, sont réunies
métalliquement avec une clef Morse _t_, placée sur le côté de la boîte
K, et avec un électro-aimant A, qui appartient à un système
télégraphique destiné à échanger les signaux nécessaires à la mise en
action des deux appareils aux deux stations.
Le récepteur est constitué par une caisse sonore B, portant deux
chevalets _d_, _d_, sur lesquels est soutenu un fil de fer _d d_ de la
grosseur d'une aiguille à tricoter. Une bobine électro-magnétique _g_
enveloppe ce fil et se trouve enfermée par un couvercle D, qui
concentre les sons déjà amplifiés par la caisse sonore; cette caisse
est même munie, à cet effet, de deux ouvertures pratiquées au-dessous
de la bobine.
Le circuit de ligne est mis en rapport avec le fil de cette bobine par
les deux bornes d'attache 3 et 4, et une clef Morse _t_ se trouve
placée sur le côté de la caisse B pour l'échange des correspondances.
Pour faire fonctionner ce système, il suffit de faire parler
l'instrument dont on veut transmettre les sons devant l'ouverture T,
et cet instrument peut être une flûte, un violon ou même la voix
humaine. Les vibrations de l'air déterminées par ces instruments font
vibrer à l'unisson la membrane téléphonique, et celle-ci, en
approchant et éloignant rapidement le disque de platine _o_ de la
pointe _b_, fournit une série d'interruptions de courant qui se
trouvent répercutées par le fil de fer _d d_ et transformées en
vibrations métalliques, dont le nombre est égal à celui des sons
successivement produits.
D'après ce mode d'action, on comprend donc qu'il soit possible de
transmettre les sons avec leur valeur relative; mais l'on conçoit
également que ces sons ainsi transmis n'auront pas le timbre de ceux
qui leur donnent naissance, car le timbre est indépendant du nombre
des vibrations, et, il faut même le dire ici, les sons produits par
l'appareil de M. Reiss avaient un timbre de flûte à l'oignon qui
n'avait rien de séduisant; toutefois le problème de la transmission
électrique des sons musicaux était bien réellement résolu, et l'on
pouvait dire en toute vérité qu'un air ou une mélodie pouvait être
entendu à une distance aussi grande qu'on pouvait le désirer.
L'invention de ce téléphone date, comme on l'a déjà vu, de l'année
1860, et le professeur Heisler en parle dans son traité de physique
technique, publié à Vienne en 1866; il prétend même dans l'article
qu'il lui a consacré, que, quoique dans son enfance, cet appareil
était susceptible de transmettre non-seulement des sons musicaux, mais
encore des mélodies chantées. Ce système fut ensuite perfectionné par
M. Vander-Weyde, qui, après avoir lu la description publiée par M.
Heisler, chercha à rendre la boîte de transmission de l'appareil plus
sonore et les sons produits par le récepteur plus forts. Voici ce
qu'il dit à ce sujet dans le _Scientific american Journal_:
«Ayant fait construire en 1868 deux téléphones du genre de celui
décrit précédemment, je les montrai à la réunion du club polytechnique
de l'Institut américain. Les sons transmis étaient produits à
l'extrémité la plus éloignée du Cooper Institut, et tout à fait en
dehors de la salle où se trouvaient les auditeurs de l'association;
l'appareil récepteur était placé sur une table, dans la salle même des
séances. Il reproduisait fidèlement les airs chantés, mais les sons
étaient un peu faibles et un peu nasillards. Je songeai alors à
perfectionner cet appareil, et je cherchai d'abord à obtenir dans la
boîte K des vibrations plus puissantes en les faisant répercuter par
les côtés de cette boîte au moyen de parois creuses. Je renforçai
ensuite les sons produits par le récepteur, en introduisant dans la
bobine plusieurs fils de fer, au lieu d'un seul. Ces perfectionnements
ayant été soumis à la réunion de l'Association américaine pour
l'avancement des sciences qui eut lieu en 1869, on exprima l'opinion
que cette invention renfermait en elle le germe d'une nouvelle méthode
de transmission télégraphique qui pourrait conduire à des résultats
importants. Cette appréciation devait être bientôt justifiée par la
découverte de Bell et d'Elisha Gray.
=Téléphone de MM. Cécil et Léonard Wray.=--Ce système, que nous
représentons fig. 2 et 3, n'est qu'un simple perfectionnement de celui
de M. Reiss, imaginé en vue de rendre les effets produits plus
énergiques. Ainsi le transmetteur est muni de deux membranes au lieu
d'une, et son récepteur, au lieu d'être constitué par un simple fil de
fer recouvert d'une bobine magnétisante, se compose de deux bobines
distinctes, H, H', fig. 2, placées dans le prolongement l'une de
l'autre, et à l'intérieur desquelles se trouvent deux tiges de fer.
Ces tiges sont fixées par une de leurs extrémités à deux lames de
cuivre A, B, maintenues elles-mêmes dans une position fixe au moyen de
deux piliers à écrous I, I', et les deux autres extrémités de ces
tiges, entre les bobines, sont disposées à une très-petite distance
l'une devant l'autre, mais sans cependant se toucher. Le système est
d'ailleurs monté sur une caisse sonore, munie d'un trou T dans
l'espace correspondant à l'intervalle séparant les bobines, et
celles-ci communiquent avec quatre boutons d'attache qui sont mis en
rapport avec le circuit de ligne de telle manière que les polarités
opposées des deux tiges soient de signes contraires, et ne forment
qu'un seul et même aimant coupé par le milieu. Il paraît qu'avec cette
disposition les sons produits sont beaucoup plus accentués.
La forme du transmetteur est aussi un peu différente de celle que nous
avons décrite précédemment; la partie supérieure, au lieu d'être
horizontale, est un peu inclinée, comme on le voit fig. 3, et
l'ouverture E par laquelle les sons doivent se communiquer à la
membrane vibrante, occupe une grande partie du côté le plus élevé de
la caisse, qui, à cet effet, se présente sous une certaine obliquité.
La seconde membrane G, qui est en caoutchouc, forme une sorte de
cloison qui divise en deux la caisse, à partir du bord supérieur de
l'ouverture, et, d'après l'inventeur, elle aurait pour effet, tout en
augmentant l'amplitude des vibrations produites par la membrane
extérieure D, comme dans un tambour, de protéger celle-ci contre les
effets de la respiration et plusieurs autres causes nuisibles.
L'interrupteur lui-même diffère aussi de celui de l'appareil de M.
Reiss. Ainsi le disque de platine _b_, appelé à fournir les contacts,
n'est mis en rapport métallique avec le circuit que par
l'intermédiaire de deux petits fils de platine ou d'acier qui plongent
dans deux petits godets _a_, _c_ remplis de mercure et reliés à ce
circuit. Par ce moyen, la membrane D se trouve libre dans ses
mouvements et peut vibrer plus facilement.
L'interruption est d'ailleurs effectuée par une petite pointe de
platine portée par un levier à ressort articulé KH qui se trouve
au-dessus du disque, et dont l'extrémité, étant fixée au-dessous d'une
sorte de clef Morse MI, permet d'effectuer à la main les fermetures de
courant nécessaires à l'échange des correspondances pour la mise en
train des appareils.
=Harmonica électrique.=--Longtemps avant M. Reiss et à plus forte
raison longtemps avant M. Elisha Gray qui a imaginé un téléphone du
même genre, j'avais fait mention d'une sorte d'harmonica électrique
qui a été décrit de la manière suivante dans le tome I, p. 167, de la
première édition de mon _Exposé des applications de l'électricité_
publié en 1853[4].
[Note 4: Cette description n'était que la répétition d'un
article publié antérieurement dans le _Journal de
l'Arrondissement de Valognes_.]
«La faculté que possède l'électricité de mettre en mouvement des lames
métalliques et de les faire vibrer, a pu être utilisée à la production
de sons distincts, susceptibles d'être combinés et harmonisés; mais,
en outre de cette application toute physique, l'électro-magnétisme a
pu venir en auxiliaire à certains instruments, tels que pianos,
orgues, etc., pour leur donner la facilité d'être joués à distance.
Ainsi jusque dans les arts en apparence les moins susceptibles de
recevoir de l'électricité quelque application, cet élément si
extraordinaire a pu être d'un secours utile.
«Nous avons déjà parlé de l'interrupteur de M. de la Rive. C'est,
comme on le sait, une lame de fer soudée à un ressort d'acier et
maintenue dans une position fixe vis-à-vis un électro-aimant, par un
autre ressort ou un butoir métallique en connexion avec l'une des
branches du courant. Comme l'autre branche, après avoir passé dans le
fil de l'électro-aimant aboutit à la lame de fer elle-même,
l'électro-aimant n'est actif qu'au moment où cette lame touche le
butoir ou le ressort d'arrêt; mais aussitôt qu'elle l'abandonne,
l'aimantation cesse, et la lame de fer revient en son point d'arrêt,
puis l'abandonne ensuite. Il se détermine donc une vibration d'autant
plus rapide que la longueur de la lame vibrante est plus courte, et
que la force est plus grande par suite du rapprochement de la lame de
l'électro-aimant.
«Pour rendre les sons de plus en plus aigus, il ne s'agit donc que
d'employer l'un ou l'autre des deux moyens. Le plus simple est d'avoir
une vis que l'on serre ou que l'on desserre à volonté, et qui par cela
même éloigne plus ou moins la lame vibrante de l'électro-aimant. Tel
est l'appareil de M. Froment au moyen duquel il a obtenu des sons
d'une acuité extraordinaire, bien qu'étant fort doux à l'oreille.
«M. Froment n'a pas fait de cet appareil un instrument de musique;
mais on conçoit que rien ne serait plus facile que d'en constituer un;
il ne s'agirait pour cela que de faire agir les touches d'un clavier
sur des leviers métalliques, dont la longueur des bras serait en
rapport avec le rapprochement de la lame nécessité pour la vibration
des différentes notes. Ces différents leviers, en appuyant sur la
lame, joueraient le rôle du butoir d'arrêt, mais ce butoir varierait
de position suivant la touche.
«Si le courant était constant, un pareil instrument aurait
certainement beaucoup d'avantages sur les instruments à anches dont on
se sert, en ce sens qu'on aurait une vibration aussi prolongée qu'on
le voudrait pour chaque note, et que les sons seraient plus veloutés;
malheureusement l'inégalité d'action de la pile en rend l'usage bien
difficile. Aussi ne s'est-on guère servi de ce genre d'appareils que
comme régulateurs auditifs pour l'intensité des piles, régulateurs
infiniment plus commodes que les rhéomètres, puisqu'ils peuvent faire
apprécier les différentes variations d'une pile pendant une
expérience, sans qu'on soit obligé d'en détourner son attention.»
En 1856, M. Pétrina, de Prague, imagina un dispositif analogue auquel
il donna le nom d'_harmonica électrique_, bien qu'à proprement parler
il ne constituât pas dans sa pensée un instrument de musique.
Voici ce que j'en disais dans le tome IV de la seconde édition de mon
exposé des applications de l'électricité publié en 1859.
«Le principe de cet appareil est le même que celui du rhéotome de
Neef, au marteau duquel on a substitué une baguette dont les
vibrations transversales produisent un son. Quatre de ces baguettes,
différentes en longueur, sont placées l'une à côté de l'autre, et
étant mises en mouvement au moyen de touches, puis arrêtées par des
leviers, produisent des sons de combinaison dont il devient facile de
démontrer l'origine.»
Dans ce qui précède je ne dis pas, il est vrai, que ces appareils
pouvaient être joués à distance; mais cette idée était toute
naturelle, et les journaux allemands prétendent que M. Pétrina l'avait
réalisée même avant 1856. Elle était la conséquence de ce que je
disais en débutant: «que l'électro-magnétisme pouvait venir en
auxiliaire à certains instruments tels que pianos, orgues, etc., _pour
leur donner la facilité d'être joués à distance_», et j'indiquais plus
loin les moyens employés pour cela et même pour les faire fonctionner
sous l'influence d'une petite boîte à musique. Je n'y avais du reste
pas attaché d'importance, et ce n'est que comme document historique
que je parle de ces systèmes.
=Téléphone de M. Elisha Gray, de Chicago.=--Ce système, imaginé en
1874, n'est en réalité qu'un appareil du genre de ceux qui précèdent,
mais avec des combinaisons importantes qui ont permis de l'appliquer
utilement à la télégraphie. Dans un premier modèle il mettait à
contribution une bobine d'induction à deux hélices superposées, dont
l'interrupteur, qui était à trembleur, était multiple et disposé de
manière à produire des vibrations assez nombreuses pour émettre des
sons. Ces sons, comme on l'a vu, peuvent avec cette disposition être
modifiés suivant la manière dont l'appareil est réglé, et s'il existe
à côté les uns des autres un certain nombre d'interrupteurs de ce
genre, dont les lames vibrantes soient réglées de manière à fournir
les différentes notes de la gamme sur plusieurs octaves, on pourra, en
mettant en action tels ou tels d'entre eux, exécuter sur cet
instrument d'un nouveau genre un morceau de musique dont les sons se
rapprocheront de ceux produits par les instruments à anches, tels que
harmoniums, accordéons, etc. La mise en action de ces interrupteurs
pourra d'ailleurs être effectuée au moyen du courant primaire de la
bobine d'induction qui circulera à travers l'un ou l'autre des
électro-aimants de ces interrupteurs, sous l'influence de
l'abaissement de l'une ou l'autre des touches d'un clavier
commutateur, et les courants secondaires qui naîtront dans la bobine
sous l'influence de ces courants primaires interrompus, pourront
transmettre des vibrations correspondantes à distance sur un
récepteur. Celui-ci pourrait être analogue à ceux dont nous avons
parlé précédemment pour les téléphones de Reiss, de Wray, etc., mais
M. Gray a dû le modifier pour obtenir des effets plus amplifiés.
Nous représentons (fig. 4) la disposition de ce premier système. Les
vibrateurs sont en A et A', les touches du clavier en M et M', la
bobine d'induction en B, et le récepteur en C. Ce récepteur se
compose, comme on le voit, d'un simple électro-aimant NN' au-dessus
des pôles duquel est adaptée une caisse cylindrique en métal C dont le
fond est en fer et sert d'armature. Cette boîte étant percée comme les
violons de deux trous en S, joue le rôle de caisse sonore, et M.
Elisha Gray a reconnu que les mouvements moléculaires déterminés au
sein du noyau magnétique et de son armature, sous l'influence des
alternatives d'aimantation et de désaimantation, étaient suffisants
pour engendrer des vibrations en rapport avec la rapidité de ces
alternatives, et fournir des sons qui devenaient perceptibles par
suite de leur amplification par la boîte sonore.
S'il faut en croire M. Elisha Gray, les vibrations transmises par des
courants secondaires seraient capables de faire résonner à distance,
par l'intermédiaire du corps humain, des lames conductrices
susceptibles d'entrer facilement en vibration et disposées sur des
caisses sonores. Ainsi l'on pourrait faire produire des sons musicaux
à des cylindres de cuivre placés sur une table, à une plaque
métallique appliquée sur une sorte de violon, à une feuille de
clinquant tendue sur un tambour ou à toute autre substance résonnante,
en touchant d'une main ces différents corps et en prenant de l'autre
le bout du fil du circuit. Ces sons qui pourraient avoir un timbre
différent, suivant la nature de la substance touchée, reproduiraient
la note transmise avec le nombre exact de vibrations qui lui
correspond[5].
[Note 5: M. Gray dans un article inséré dans le
_Telegrapher_ du 7 octobre 1876, et dont on trouvera une
traduction dans les _Annales télégraphiques_ de mars-avril
1877, p. 97-120, entre dans de longs détails sur ce mode de
transmission des sons par les tissus du corps humain, et
voici, suivant lui, les conditions dans lesquelles il faut
être placé pour obtenir de bons résultats:
1º Les émissions électriques doivent avoir une tension
considérable pour rendre l'effet perceptible à l'oreille;
2º La substance employée pour toucher la plaque métallique
doit être douce, flexible et conductrice jusqu'au point de
contact; là, il faut interposer une résistance très-mince, ni
trop grande ni trop petite;
3º La plaque et la main ou autre tissu, ne doivent pas
seulement être en contact, il faut que ce contact résulte
d'un frottement ou d'un glissement;
4º Les parties en contact doivent être sèches, afin de
conserver le degré voulu de résistance.]
On comprend aisément que les effets obtenus dans le système représenté
(fig. 4) pourraient être reproduits, si au lieu d'interrupteurs ou de
rhéotomes électriques, on employait à la station de transmission des
interrupteurs mécaniques disposés de manière à fournir le nombre
d'interruptions de courants en rapport avec les vibrations des
différentes notes de la gamme. On pourrait encore, par ce moyen, se
dispenser de la bobine d'induction et faire réagir directement sur le
récepteur le courant ainsi interrompu par l'interrupteur mécanique. M.
Elisha Gray a du reste combiné une autre disposition de ce système
téléphonique qu'il a appliquée à la télégraphie pour les transmissions
électriques simultanées, et dont nous parlerons plus tard.
=Téléphone de M. Varley.=--Ce téléphone n'est à proprement parler
qu'un téléphone musical dans le genre de celui de M. Gray, mais dont
le récepteur présente une disposition originale vraiment intéressante.
Cette partie de l'appareil est essentiellement constituée par un
véritable tambour de grandes dimensions (3 ou 4 pieds de diamètre),
dans l'intérieur duquel est placé un condensateur formé de quatre
feuilles de papier d'étain séparées par des feuilles en matière
parfaitement isolante, et dont la surface représente à peu près la
moitié de celle du tambour. Les lames de ce condensateur sont
disposées parallèlement aux membranes du tambour et à une très-petite
distance de leur surface.
Si une charge électrique est communiquée à l'une des séries de plaques
conductrices de ce condensateur, celles qui leur correspondront se
trouveront attirées, et si elles peuvent se mouvoir, elles pourront
communiquer aux couches d'air interposées un mouvement qui, en se
communiquant aux membranes du tambour, pourront, pour une série de
charges très-rapprochées les unes des autres, faire vibrer ces
membranes et engendrer des sons; or ces sons seront en rapport avec le
nombre des charges et décharges qui seront produites. Comme ces
charges et décharges peuvent être déterminées par la réunion des deux
armatures du condensateur aux extrémités du circuit secondaire d'une
bobine d'induction dont le circuit primaire sera interrompu
convenablement, on voit immédiatement que, pour faire émettre par le
tambour un son donné, il suffira de faire fonctionner l'interrupteur
de la bobine d'induction de manière à produire le nombre de vibrations
que comporte ce son.
Le moyen employé par M. Varley pour produire ces interruptions est
celui qui a été déjà mis en usage dans plusieurs applications
électriques et notamment pour les chronographes; c'est un diapason
électro-magnétique réglé de manière à émettre le son qu'il s'agit de
transmettre. Ce diapason peut, en formant lui-même interrupteur,
réagir sur le courant primaire de la bobine d'induction, et s'il y a
autant de ces diapasons que de notes musicales à transmettre, et que
les électro-aimants qui les animent soient reliés à un clavier de
piano, il sera possible de transmettre de cette manière une mélodie à
distance comme dans le système de M. Elisha Gray.
La seule chose particulière dans ce système est le fait de la
reproduction des sons par l'action d'un condensateur, et nous verrons
plus loin que cette idée, reprise par MM. Pollard et Garnier, a
conduit à des résultats vraiment intéressants.
TÉLÉPHONES PARLANTS.
Les téléphones que nous venons d'étudier ne peuvent transmettre, comme
on l'a vu, que des sons musicaux, puisqu'ils ne peuvent répéter que
des vibrations simples, en nombre plus ou moins grand, il est vrai,
mais non en combinaisons simultanées, telles que celles qui doivent
reproduire les sons articulés. Jusqu'à l'époque de l'invention de M.
Bell, la transmission de la parole ne pouvait donc se faire que par
des tubes acoustiques ou par les téléphones à ficelle dont nous avons
déjà parlé. Bien que ces sortes d'appareils n'aient aucun rapport avec
ceux que nous nous proposons d'étudier dans cet ouvrage, nous avons
cru devoir en dire ici quelques mots, car ils peuvent quelquefois être
combinés avec les téléphones électriques, et, d'ailleurs, ils
représentent la première étape de l'invention.
=Téléphones à ficelle.=--Les téléphones à ficelle qui depuis plusieurs
années inondent les boulevards et les rues des différentes villes
d'Europe, et dont l'invention remonte, comme on l'a vu, à l'année
1667, sont des appareils très-intéressants par eux-mêmes, et nous
sommes étonné qu'ils n'aient pas figuré plutôt dans les cabinets de
physique. Ils sont constitués par des tubes cylindro-coniques en métal
ou en carton, dont un bout est fermé par une membrane tendue de
parchemin, au centre de laquelle est fixée par un noeud la ficelle ou
le cordon destiné à les réunir. Quand deux tubes de ce genre sont
ainsi réunis et que le fil est bien tendu, comme on le voit fig. 5, il
suffit qu'une personne applique un de ces tubes contre l'oreille et
qu'une autre personne parle très-près de l'ouverture de l'autre tube,
pour que toutes les paroles prononcées par cette dernière soient
immédiatement transmises à l'autre, et l'on peut même converser de
cette manière à voix presque basse. Dans ces conditions, les
vibrations de la membrane impressionnée par la voix se trouvent
transmises mécaniquement à l'autre membrane par le fil qui, comme
l'avait annoncé le physicien de 1667, transmet les sons beaucoup mieux
que l'air. On a pu par ce moyen converser à une distance de cent
cinquante mètres, et il paraîtrait que la grosseur et la nature des
fils exercent une certaine influence. Suivant les vendeurs de ces
appareils, les fils de soie seraient ceux qui donneraient les
meilleurs résultats et les ficelles de chanvre les moins bons. Ce sont
ordinairement des fils de coton tressés qui sont employés afin de
permettre de livrer à bon marché ces appareils.
Dans certains modèles on a disposé les tubes de manière à présenter,
entre la membrane et l'embouchure, un diaphragme percé d'un trou, et
l'appareil ressemble alors à une espèce de cloche dont le fond aurait
été percé et recouvert à quelques millimètres au-dessus de la membrane
de parchemin; mais je n'ai pas reconnu de supériorité bien marquée à
ce modèle.
On a également prétendu que les cornets en métal nickelé étaient
préférables; je n'en suis pas davantage convaincu. Quoi qu'il en soit,
ces appareils ont donné des résultats qu'on était loin d'attendre, et
bien que leurs usages pratiques soient très-restreints, ils
constituent des instruments scientifiques très-intéressants et des
jouets instructifs pour les enfants.
D'après M. Millar, de Glascow, l'intensité des effets produits dans
ces téléphones dépend beaucoup de la nature de la ficelle, de la
manière dont elle est attachée et de la manière dont la membrane est
placée sur l'embouchure.
=Perfectionnements apportés aux téléphones à ficelle.=--Les effets
prodigieux des téléphones Bell ont dans ces derniers temps remis à la
mode les téléphones à ficelle qui étaient restés jusque-là dans le
domaine des jouets d'enfant. La possibilité qu'ils ont donnée de
transmettre à plusieurs personnes la parole reproduite sur un
téléphone électrique a fait rechercher les moyens de les utiliser
concurremment avec ces derniers, et pour cela on a dû d'abord examiner
le moyen le plus efficace de les faire parler sur un fil présentant
plusieurs coudes; nous avons vu que, dans les conditions ordinaires,
ces appareils ne parlaient distinctement que quand le fil était tendu
en ligne droite. Pour résoudre ce problème, M. A. Bréguet a eu l'idée
d'employer comme supports des espèces de petits tambours de basque par
le centre desquels on fait passer le fil; le son porté par la partie
du fil en rapport avec le cornet dans lequel on parle, fait alors
vibrer la membrane de ce tambour, et celle-ci communique ensuite la
vibration à la partie du fil qui suit. On peut de cette manière
obtenir autant de coudes que l'on veut et soutenir le fil sur toute la
longueur qui peut convenir à ces sortes de téléphones, laquelle ne
dépasse guère cent mètres.
M. A. Bréguet a fait encore de ce système des espèces de relais pour
arriver au même but, et pour cela il fait aboutir les fils à deux
membranes qui ferment les deux ouvertures d'un cylindre de laiton; les
sons reproduits par l'une des membranes réagissent sur l'autre, et
celle-ci vibre sous cette influence comme si elle était impressionnée
par la voix; le cylindre joue alors le rôle d'un tube acoustique
ordinaire, et sa forme peut être aussi variée qu'on peut le désirer.
Il paraît que M. A. Badet, dès le 1er février 1878, était parvenu à
faire fonctionner d'une manière analogue les téléphones à ficelle, et
il se servait pour cela de parchemins tendus sur des cadres qui
faisaient l'office de tables résonnantes. Le fil était fixé au centre
de la membrane et faisait avec elle tel angle que l'on voulait.
Plusieurs savants, entre autres MM. Wheatstone, Cornu et Mercadier, se
sont occupés il y a déjà longtemps de ces sortes de transmissions par
les fils, et tout dernièrement MM. Millar, Heaviside et Nixon ont fait
des expériences intéressantes dont nous devons dire quelques mots.
Ainsi, M. Millar a reconnu qu'avec un fil télégraphique tendu et relié
par deux fils de cuivre à deux disques susceptibles de vibrer, on
pouvait transporter les sons musicaux à cent cinquante mètres, et
qu'en tendant des fils à travers une maison, ces fils étant reliés à
des embouchures et à des cornets auriculaires placés dans différentes
chambres, on pouvait correspondre avec toutes ces chambres de la
manière la plus facile.
Il a employé pour les disques vibrants, soit du bois, soit du métal,
soit de la gutta-percha ayant la forme d'un tambour, et les fils
étaient fixés au centre. L'intensité du son semblait augmenter avec la
grosseur du fil.
MM. Heaviside et Nixon, dans leurs expériences à New-Castle sur la
Tyne, ont reconnu que la grosseur du fil qui donnait les meilleurs
résultats était le fil nº 4 de la jauge anglaise. Les disques qu'ils
avaient employés étaient en bois de 1/8 de pouce d'épaisseur, et ils
pouvaient être placés en un point quelconque de la longueur du fil.
Avec un fil bien tendu et tranquille, la parole a pu être entendue de
cette manière à une distance de deux cents mètres.
=Téléphone électrique de M. Graham Bell.=--Tel était l'état des
appareils téléphoniques, lorsqu'en 1876 apparut à l'exposition de
Philadelphie le téléphone de Bell que sir W. Thomson n'a pas craint
d'appeler la _merveille des merveilles_, et sur lequel l'attention du
monde entier s'est trouvée immédiatement portée, bien qu'à vrai dire
son authenticité ait soulevé dans l'origine bien des incrédulités. Ce
téléphone, en effet, reproduisait les mots articulés, et ce résultat
dépassait tout ce que les physiciens avaient pu concevoir. Cette fois
ce n'était plus une conception que l'on pouvait, jusqu'à preuve
contraire, traiter de fantastique: l'appareil parlait, et même parlait
assez haut pour n'avoir pas besoin d'être placé contre l'oreille.
Voici ce qu'en disait sir W. Thomson à l'Association britannique pour
l'avancement des sciences lors de sa réunion à Glascow en septembre
1876.
«Au département des télégraphes des États-Unis, j'ai vu et entendu le
téléphone électrique de M. Elisha Gray, merveilleusement construit,
faire résonner en même temps quatre dépêches en langage Morse, et avec
quelques améliorations de détail, cet appareil serait évidemment
susceptible d'un rendement quadruple.... Au département du Canada,
j'ai entendu: _To be or not to be.--There's the rub_, articulés à
travers un fil télégraphique, et la prononciation électrique ne
faisait qu'accentuer encore l'expression railleuse des monosyllabes;
le fil m'a récité aussi des extraits au hasard des journaux de
New-York... Tout cela, mes oreilles l'ont entendu articuler
très-distinctement par le mince disque circulaire formé par l'armature
d'un électro-aimant. C'était mon collègue du jury, le professeur
Watson, qui, à l'autre extrémité de la ligne, proférait ces paroles à
haute et intelligible voix, en appliquant sa bouche contre une
membrane tendue, munie d'une petite pièce de fer doux, laquelle
exécutait près d'un électro-aimant introduit dans le circuit de la
ligne, des mouvements proportionnels aux vibrations sonores de l'air.
Cette découverte, la merveille des merveilles du télégraphe
électrique, est due à un de nos jeunes compatriotes, M. Graham Bell,
originaire d'Édimbourg et aujourd'hui naturalisé citoyen des
États-Unis.
«On ne peut qu'admirer la hardiesse d'invention qui a permis de
réaliser avec des moyens si simples, le problème si complexe de faire
reproduire par l'électricité les intonations et les articulations si
délicates de la voix et du langage, et pour obtenir ce résultat, il
fallait trouver moyen de faire varier l'intensité du courant dans le
même rapport que les inflexions des sons émis par la voix.»