été le résultat d'une conception spontanée et heureuse; elle aurait
été la conséquence de longues et patientes études entreprises par lui
sur l'acoustique et les travaux des physiciens qui s'en étaient
occupés avant lui[6]. Déjà son père, M. Alexandre Melville Bell,
d'Édimbourg, avait fait de cette science une étude approfondie, et
était même parvenu à représenter d'une manière excessivement
ingénieuse la disposition des organes vocaux pour émettre des sons. Il
devait naturellement inculquer à son fils le goût de ses études
favorites, et ils firent ensemble de nombreuses recherches pour
découvrir les relations qui pouvaient exister entre les divers
éléments de la parole dans les différentes langues et les relations
musicales existant entre les voyelles. Plusieurs de ces recherches
avaient, il est vrai, déjà été entreprises par M. Helmholtz, et même
dans de meilleures conditions; mais ces études lui furent d'une grande
utilité quand il s'occupa plus tard du téléphone, et les expériences
d'Helmholtz qu'il répéta avec un de ses amis, M. Hellis, de Londres,
sur la reproduction artificielle des voyelles au moyen de diapasons
électriques, le lancèrent dans l'étude de l'application des moyens
électriques aux instruments d'acoustique. Il combina d'abord un
système d'harmonica électrique à clavier, dans lequel les différents
sons de la gamme étaient reproduits par des diapasons électriques de
différentes tailles, accordés suivant les différentes notes, et qui
étant mis en action par suite de l'abaissement successif des touches
du clavier, pouvaient reproduire les sons correspondants aux touches
abaissées, comme cela a lieu dans les pianos ordinaires.
[Note 6: Voici les noms des physiciens qu'il cite dans
son _Mémoire sur l'électric telephony_: MM. Page, Marrian,
Beatson, Gassiot, De la Rive, Matteucci, Guillemin, Wertheim,
Wartmann, Janniar, Joule, Laborde, Legat, Reiss, Poggendorff,
du Moncel, Delezenne, Gore, etc. (Voy. le Mémoire de M. G.
Bell, dans le _Journal de la Société des Ingénieurs
télégraphistes de Londres_, t. VI, p. 590, 391.)]
Il s'occupa ensuite, dit-il, de télégraphie et pensa à rendre les
télégraphes Morse auditifs en faisant réagir l'organe électro-magnétique
sur des contacts sonores. Ce résultat, il est vrai, était déjà obtenu
dans les parleurs usités en télégraphie, mais il pensa qu'en appliquant
ce système à son harmonica électrique et en employant des appareils
renforceurs tels que le résonnateur d'Helmholtz à la station de
réception, on pourrait obtenir à travers un seul fil des transmissions
simultanées, fondées sur l'emploi des moyens phonétiques. Nous verrons
plus tard que cette idée s'est trouvée réalisée presque simultanément
par plusieurs inventeurs, entre autres par MM. Paul Lacour, de
Copenhague, Elisha Gray, de Chicago, Edison et Varley.
C'est à partir de ce moment que commencèrent sérieusement les
recherches de M. G. Bell sur les téléphones électriques, et des
appareils compliqués il passa aux appareils simples, en faisant une
étude complète des différents modes de vibrations résultant d'actions
électriques différentes; voici ce qu'il dit à cet égard dans son
Mémoire lu à la Société des ingénieurs télégraphistes de Londres, le
31 octobre 1877:
«Si l'on représente par les ordonnées d'une courbe les intensités d'un
courant électrique, et les durées des fermetures de ce courant par les
abscisses, la courbe fournie pourra représenter des ondes en dessus ou
en dessous de la ligne des x, suivant que le courant sera positif ou
négatif, et ces ondes pourront être plus ou moins accentuées suivant
que les courants transmis seront plus ou moins instantanés.
«Si les courants interrompus pour produire un son sont tout à fait
instantanés dans leur manifestation, la courbe représente une série de
dentelures isolées comme on le voit, fig. 6, et si les interruptions
sont faites de manière à ne provoquer que des différences
d'intensité, la courbe se présente sous la forme de la figure 7. Enfin
si les émissions de courant sont effectuées de manière que les
intensités soient successivement croissantes ou décroissantes, la
courbe prend l'aspect représenté fig. 8. Or je donne aux premiers
courants le nom de _courants intermittents_, aux seconds le nom de
_courants d'impulsion_ et aux troisièmes le nom de _courants
ondulatoires_.
«Naturellement ces courants sont _positifs_ ou _négatifs_, suivant
leur position au-dessus ou au-dessous de la ligne des _x_, et s'ils
sont alternativement renversés, les courbes se présentent sous
l'aspect de la figure 9, courbes essentiellement différentes des
premières, non-seulement par le sens différent des dentelures, mais
surtout par la suppression du courant résiduel qui existe toujours
avec les courants d'impulsion et les courants ondulatoires.
«Les deux premiers systèmes de courants ont été employés depuis
longtemps pour la transmission électrique des sons musicaux, et le
téléphone de Reiss dont nous avons déjà parlé en a été une application
intéressante. Mais les courants ondulatoires n'avaient pas été
employés avant moi[7], et ce sont eux qui ont permis de résoudre le
problème de la transmission de la parole. Pour qu'on puisse se rendre
compte de l'importance de cette découverte, il suffit d'analyser les
effets produits avec ces différents systèmes de courants, quand
plusieurs sons de hauteur différente doivent entrer en combinaison.
[Note 7: Ceci n'est pas exact, car M. Elisha Gray en
avait déjà reconnu l'importance pour les transmissions des
sons combinés.]
«La fig. 6 montre une combinaison dans laquelle les styles _a_ et _a'_
de deux instruments transmetteurs provoquent l'interruption du courant
d'une même batterie B, de manière que les vibrations déterminées
soient entre elles dans le rapport d'une tierce majeure, c'est-à-dire
dans le rapport de quatre à cinq. Dans ces conditions, les courants
sont intermittents, et quatre fermetures de _a_ se produiront dans le
même espace de temps que les cinq fermetures de _a'_, et les
intensités électriques correspondantes seront représentées par les
dentelures que l'on voit en A^2 et en B^2; la combinaison de ces
intensités A^2 + B^2 donnera lieu aux dentelures inégalement espacées
que l'on distingue sur la troisième ligne. Or l'on voit que, bien que
le courant conserve une intensité uniforme, il est moins de temps
interrompu quand les styles interrupteurs réagissent ensemble que
quand ils réagissent isolément; de sorte que pour un grand nombre de
fermetures simultanées effectuées par des styles animés de différentes
vitesses, les effets produits équivalent à celui d'un courant continu.
Toutefois le nombre maximum des effets distincts qui pourront être
obtenus de cette manière dépendra beaucoup du rapport existant entre
les durées des fermetures et des interruptions du courant. Plus les
fermetures seront courtes et les interruptions longues, plus les
effets transmis sans confusion seront nombreux et vice versâ.
«Avec les courants d'impulsion, la transmission des sons musicaux
s'effectue comme l'indique la figure 7, et l'on voit que quand ils
sont produits simultanément, l'effet résultant A^2 + B^2 est analogue
à celui qui serait produit par un courant continu d'intensité minima.
«Avec les courants ondulatoires, les choses se passent autrement, mais
pour les produire il est nécessaire d'avoir recours aux effets
d'induction, et la fig. 8 indique la manière dont l'expérience doit
être faite. Dans ce cas, les courants réagissant sur le récepteur
musical R résultent de renforcements et d'affaiblissements produits
par l'action d'armatures, M, M' vibrant devant des électro-aimants
_e_, _e'_, placés dans le circuit de la batterie B, et comme ces
renforcements et affaiblissements successifs sont en rapport avec les
positions respectives des armatures par rapport aux pôles magnétiques,
les courants qui en résultent peuvent avoir leur intensité
représentée par des lignes ondulées comme on le voit en A^2 et en B^2;
or ces ondulations, pour la tierce dont il a été question
précédemment, seront telles qu'il s'en produira quatre en A^2, dans le
même temps qu'il s'en produira cinq en B^2, et il résultera de la
combinaison de ces deux effets une résultante qui pourra être
représentée par la courbe A^2 + B^2, laquelle représente la somme
algébrique des courbes A^2 et B^2. Un effet analogue est produit quand
on emploie des courants ondulatoires alternativement renversés comme
on le voit fig. 9, et pour les obtenir, il suffit d'opposer aux
armatures de fer M, M' employées dans la précédente expérience, des
aimants permanents et de supprimer la batterie voltaïque B.
«Pour peu qu'on étudie les fig. 8 et 9, continue M. G. Bell, on
reconnaît aisément que la transmission simultanée, par un même fil, de
sons de différente force et de différente nature ne peut, dans le cas
qui nous occupe en ce moment, altérer le caractère des vibrations qui
les ont provoquées, comme cela a lieu avec les courants intermittents
ou avec les courants d'impulsion; elle ne fait que changer la forme
des ondulations, et ce changement se produit de la même manière que
dans le milieu aériforme qui transmet à l'oreille la combinaison des
sons émis. On peut donc de cette manière transmettre à travers un fil
télégraphique le même nombre de sons qu'à travers l'air.»
Après avoir appliqué les principes précédents à la construction d'un
système télégraphique à transmissions multiples[8], M. G. Bell ne
tarda pas à en tirer parti dans de nouvelles recherches qu'il fit
alors pour perfectionner l'éducation vocale des sourds et muets. «Il
est bien connu, dit M. Bell, que les sourds et muets ne sont muets que
parce qu'ils sont sourds et qu'il n'y a dans leur système vocal aucun
défaut qui puisse les empêcher de parler. Par conséquent, si l'on
parvenait à rendre visible la parole et à déterminer les fonctions du
mécanisme vocal nécessaires pour produire tel ou tel son articulé
représenté, il deviendrait possible d'enseigner aux sourds et muets la
manière de se servir de leur voix pour parler. Le succès que j'obtins
de ce système dans les expériences que je fis à l'école de Boston
m'engagea à étudier d'une manière toute particulière les relations qui
pouvaient exister entre les sons produits et leur représentation
graphique, et j'employai, à cet effet, la capsule manométrique de M.
Koenig et le phonautographe de M. Léon Scott auquel M. Maurey de
Boston avait appliqué un enregistreur assez sensible pour être mis en
action par la voix. Cet enregistreur consistait d'ailleurs dans un
style de bois de un pied de longueur environ, qui était fixé
directement sur la membrane vibrante du phonautographe et qui pouvait
fournir sur une surface plane de verre noirci, des traces assez
amplifiées pour être d'une distinction facile. Quelques-unes de ces
traces sont représentées fig. 10. Je fus très-frappé des résultats
produits par cet instrument, et il me sembla qu'il y avait une grande
analogie entre lui et l'oreille humaine. Je cherchai alors à
construire un phonautographe modelé davantage sur le mécanisme de
l'oreille, et j'eus pour cela recours à un célèbre médecin spécialiste
de Boston, M. le docteur Clarence J. Blake. Il me proposa de me
servir de l'oreille humaine elle-même comme de phonautographe plutôt
que de chercher à l'imiter, et d'après cette idée, il construisit
l'appareil représenté fig. 11, auquel fut adapté un style traçant. En
enduisant la membrane du tympan et le pavillon circulaire avec un
mélange de glycérine et d'eau, on communiqua à ces organes une
souplesse suffisante pour que, en chantant dans la partie extérieure
de cette sorte de membrane artificielle, le style fût mis en
vibration, et l'on obtint ainsi des traces sur une plaque de verre
noircie, disposée au-dessous de ce style et soumise à un mouvement
d'entraînement rapide. La disproportion considérable de masse et de
grandeur qui, dans cet appareil, existait entre la membrane et les
osselets mis en vibration par elle, attira particulièrement mon
attention et me fit penser à substituer à la disposition compliquée
que j'avais employée pour mon téléphone à transmission de sons
multiples, une simple membrane à laquelle était fixée une armature de
fer. Cet appareil fut alors disposé comme l'indique la fig. 12, et je
croyais obtenir par lui les courants ondulatoires qui m'étaient
nécessaires[9]. En effet, en articulant à la branche sans bobine d'un
électro-aimant boiteux une armature de fer doux A, reliée par une tige
à une membrane en or battu _n_, je devais obtenir, par suite des
vibrations de celles-ci, une série de courants induits ondulatoires
qui, réagissant sur l'électro-aimant d'un appareil semblable placé à
distance, devaient faire reproduire à l'armature de celui-ci les
mouvements de la première armature, et par conséquent faire vibrer la
membrane correspondante, exactement comme celle ayant provoqué les
courants. Toutefois les résultats que j'obtins de cet arrangement ne
furent pas satisfaisants, et il me fallut encore entreprendre bien des
essais qui m'amenèrent à réduire autant que possible les dimensions et
le poids des armatures et même à les constituer avec des ressorts de
pendule de la grandeur de l'ongle de mon pouce. Dans ces conditions,
au lieu d'articuler ces armatures, je les attachai au centre des
membranes, et mon appareil fut alors disposé comme l'indique la fig.
13[10]. Nous pûmes alors, mon ami M. Thomas Watson et moi, obtenir des
transmissions téléphoniques qui nous montrèrent que nous étions dans
la bonne voie. Je me souviens d'une expérience faite alors avec ce
téléphone qui me remplit de joie. Un des deux appareils était placé à
Boston dans une des salles de conférences de l'université, l'autre
dans le soubassement d'un bâtiment adjacent. Un de mes élèves
observait ce dernier appareil, et je tenais l'autre. Après que j'eus
prononcé ces mots: «_Comprenez-vous ce que je dis?_», quelle a été ma
joie quand je pus entendre moi-même cette réponse à travers
l'instrument: «Oui, je vous comprends parfaitement.» Certainement
l'articulation de la parole n'était pas alors parfaite, et il fallait
l'extrême attention que je prêtais, pour distinguer les mots de cette
réponse; cependant l'articulation de ces mots existait, et je pouvais
croire que leur manque de clarté devait être rapporté uniquement à
l'imperfection de l'instrument. Sans entrer dans le détail de tous les
essais que je dus entreprendre pour améliorer la construction de cet
appareil, je dirai qu'au bout de quelque temps je fus conduit à
employer comme téléphone de réception l'appareil représenté fig. 14,
et c'est ce modèle joint à celui de la fig. 13, combiné comme
transmetteur, qui fut admis à l'exposition de Philadelphie.
[Note 8: Ce système, comme on le verra, est venu après
celui de M. Elisha Gray.]
[Note 9: C'est cette disposition qui est représentée dans
le brevet de M. Bell, de février 1876.]
[Note 10: Cet appareil était constitué par un système
électro-magnétique composé d'un électro-aimant M recouvert
par une bobine d'induction et devant les pôles duquel était
placée la membrane avec son disque de fer. Cette membrane
pouvait être plus ou moins tendue au moyen des vis v, v, v
adaptées à une sorte d'entonnoir E formant cornet acoustique,
et servant d'embouchure: le système électro-magnétique était
soutenu par une vis qui permettait de l'éloigner plus ou
moins de la membrane et, par conséquent, du disque de fer qui
servait d'armature.]
«Dans ce nouveau modèle de récepteur, la membrane était remplacée par
une lame vibrante de fer L fixée sur l'enveloppe cylindrique d'un
électro-aimant tubulaire C, et le système était monté sur un pont P
qui servait de caisse sonore. Les articulations produites par cet
appareil étaient bien distinctes; mais son grand défaut était qu'il ne
pouvait servir d'appareil transmetteur; il était donc nécessaire
d'avoir deux appareils à chaque station, l'un pour la transmission,
l'autre pour la réception.
«Je cherchai alors à changer la disposition du téléphone transmetteur
en variant les conditions de ses éléments constituants, tels que les
dimensions et la tension de la membrane, le diamètre et l'épaisseur de
l'armature, la grandeur et la puissance de l'aimant et même les
hélices de fil enroulé sur ce dernier; j'ai pu en reconnaître
empiriquement les meilleures conditions d'organisation et combiner la
meilleure forme à donner à l'appareil. Ainsi j'avais reconnu, par
exemple, qu'en diminuant la longueur de la bobine du fil de l'hélice
magnétisante et la surface de la lame de fer attachée à la membrane,
j'augmentais non-seulement l'intensité des sons, mais encore leur
netteté d'articulation; ce qui me fit naturellement abandonner la
membrane en or battu pour n'employer qu'une simple plaque de fer, et
comme il m'était démontré depuis longtemps que l'intervention du
courant traversant la bobine de l'électro-aimant n'était utile que
pour magnétiser celui-ci, je me décidai à supprimer la pile et à
employer pour noyau magnétique un aimant permanent. Toutefois, comme à
l'époque où ces instruments devaient être exposés pour la première
fois en public, les résultats obtenus avec ce dernier système étaient
moins satisfaisants qu'avec celui qui mettait à contribution la
batterie voltaïque, je ne voulus exposer que cette dernière
disposition d'instrument, ce qui donna l'occasion à certaines
personnes et, entre autres au professeur Dolbear du collége de Tufts,
de réclamer la priorité pour l'introduction des aimants permanents
dans le téléphone; mais j'en avais eu l'idée dès le commencement de
mes recherches et alors que je m'occupais des transmissions
simultanées des sons musicaux.
«La fig. 15 représente le premier perfectionnement que j'ai apporté à
l'appareil exposé à Philadelphie, et la fig. 16 en représente un
autre qui a fourni des effets très-puissants. Dans ce dernier,
l'aimant était en fer à cheval et disposé à la manière de celui que M.
Hughes a employé pour son télégraphe imprimeur. Avec cet appareil, les
sons pouvaient être entendus (faiblement il est vrai) par une
nombreuse assemblée; il fut exposé le 12 février 1877 à l'institut
d'Essex, à Salem (Massachusetts), et y reproduisit devant un auditoire
de 600 personnes un discours prononcé à Boston dans un appareil
semblable. Les intonations de la voix de celui qui parlait ont pu être
distinguées par l'auditoire. Toutefois l'articulation n'était
distincte qu'à une distance de 6 pieds de l'instrument. Il fut fait à
cette occasion un rapport qu'on transmit par l'appareil à Boston, et
qui fut reproduit le lendemain dans les journaux de cette ville.
«Entre la forme de la fig. 13 et celle de l'appareil actuel,
représenté fig. 17, il n'y a qu'une différence bien légère, et cette
dernière forme n'a été combinée que pour rendre l'appareil plus
portatif et d'un usage plus commode. Sous ce rapport, je dois exprimer
ma reconnaissance à plusieurs de mes amis, entre autres à MM. les
professeurs Peirce et Blake, le docteur Channing, M. Clarke et M.
Jones, pour l'aide qu'ils m'ont prêté. Ainsi M. Peirce a été le
premier à démontrer la possibilité de l'emploi dans les téléphones
d'aimants de très-petites dimensions. C'est lui également qui a donné
à l'embouchure recouvrant la plaque vibrante la forme que j'ai adoptée
pour le modèle définitif qui est représenté fig. 17.
Outre le modèle représenté fig. 13, il se trouvait encore à
l'exposition de Philadelphie un autre système de transmetteur
téléphonique qui est reproduit fig. 18 et qui était fondé sur l'action
directe des courants voltaïques. Un fil de platine _p_ fixé à une
membrane tendue LL complétait par son immersion dans de l'eau V le
circuit réunissant les deux appareils en correspondance. En parlant en
E devant la membrane tendue, les vibrations communiquées à la pointe
de platine modifiaient la résistance du circuit dans des conditions
telles, que le courant réagissait sur le récepteur par impulsions
ondulatoires tout à fait semblables à celles résultant des courants
induits. Les sons produits devenaient plus forts quand le liquide
était légèrement acidulé ou salé, et l'on obtenait encore de bons
résultats au moyen d'une pointe de plombagine immergée dans du
mercure, de l'eau acidulée ou salée, ou dans une solution de
bichromate de potasse.
«Bien que mes recherches eussent pour but final le perfectionnement de
la télégraphie, je pus constater dans le cours de mes expériences
quelques effets intéressants que je crois devoir rapporter ici. Ainsi
j'observai qu'un son musical était produit par le seul fait du passage
d'un courant à travers un morceau de plombagine ou de charbon de
cornue. Des effets extrêmement curieux résultaient aussi du passage de
courants intermittents alternativement renversés à travers le corps
humain. Ainsi un rhéotome étant placé dans le circuit primaire d'un
appareil d'induction et les deux bouts du fil du circuit secondaire
étant réunis à deux électrodes de cuivre dont une était placée près de
l'oreille, on percevait des sons très-distincts aussitôt que l'on
touchait de la main l'autre électrode. En touchant des deux mains les
deux électrodes et plaçant les doigts contre l'oreille, des
craquements se faisaient entendre et semblaient venir des doigts,
comme s'ils étaient la répercussion du tremblement musculaire
résultant du passage des courants induits. Ces bruits pourtant
n'existaient que pour la personne sur laquelle l'expérience était
faite. Quand deux personnes se tenant par la main étaient interposées
dans le circuit au lieu d'une seule, un son se produisait au contact
des mains réunies, mais il fallait pour cela que les mains ne fussent
pas humides. Ce phénomène se reproduisait, du reste, quand le contact
de ces deux personnes était effectué sur une partie quelconque de leur
corps. Au contact des bras, le bruit était assez intense pour être
entendu à plusieurs pieds de distance, et il était alors presque
toujours accompagné d'une légère secousse. L'introduction d'une
feuille de papier entre les deux parties en contact n'interrompait pas
la production du son, mais elle supprimait l'effet désagréable de la
secousse. Quand on faisait passer le courant intermittent de la bobine
de Ruhmkorff à travers le bras d'une personne, on pouvait, en y
appliquant l'oreille, entendre un son qui semblait provenir des
muscles de l'avant-bras et du biceps.
«Du reste, des sons musicaux très-nets se font entendre quand on fait
fonctionner l'interrupteur du circuit primaire de l'appareil de
Ruhmkorff, et s'il y a deux interrupteurs, on obtient deux sons
différents, ce qui montre que ces sons proviennent de l'étincelle.
«Voici encore une expérience très-intéressante, faite par le
professeur Blake avec un téléphone dont le barreau aimanté était
remplacé par une tige de fer doux de six pieds de longueur. Ce
téléphone étant réuni électriquement à un téléphone ordinaire du
modèle de la fig. 17, reproduisait très-bien les sons émis dans ce
dernier; mais leur intensité variait suivant la direction que l'on
donnait à la tige de fer, et le maximum correspondait à la position de
la tige dans le méridien magnétique.