Cours de tleS – Émetteurs et récepteurs sonores – Terminale
L’humain est capable de communiquer par la parole. La voix humaine est générée par les cordes vocales. Les sons émis sont captés par l’oreille. Celle-ci suit la loi de Fechner, « La sensation sonore est proportionnelle au logarithme de l’intensité acoustique. »
Définitions
Cochlée (appelée aussi limaçon) : organe de l’oreille interne transformant les vibrations mécaniques transmises par le marteau, l’enclume et l’étrier, en un signal électrique.
Consonne: perturbation de pression dans l’émission d’une voyelle.
Débit glottique: débit d’air sortant de la glotte.
Distance interlabiale: distance verticale entre les deux lèvres.
Pression interorale : surpression à l’intérieur de la bouche favorisée par la clôture des lèvres.
Spectre : donnée des amplitudes et des phases de chaque fréquence représentée dans un son donné.
Son harmonique: son de fréquence multiple entier de la fréquence fondamentale d’un son périodique.
Tympan : membrane transformant les vibrations acoustiques de l’air en vibrations mécaniques.
Voyelle: son caractérisé par son spectre harmonique.
Comment l’oreille humaine réceptionne-t-elle les sons ?
L’oreille est l’organe permettant l’audition. Le son entre via le conduit auditif.
L’onde sonore associée au son met en vibration le tympan, une membrane souple se trouvant au fond du conduit. Le tympan est relié à trois petits os (osselets), nommés marteau, enclume et étrier. En vibrant, le tympan met en mouvement ces osselets. Grâce à eux, la vibration est transmise à l’oreille interne. Cette dernière est constituée de : L’endolymphe, liquide contenu dans l’oreille interne, la cochlée (forme d’un escargot) contenant des cellules ciliées sensibles aux vibrations.
Elles détectent les fréquences composant le son. Plus ces cellules sont proches des osselets, plus elles sont sensibles aux aigus. Les cellules ciliées génèrent alors des influx nerveux qui sont transmis au cerveau. L’analyse fréquentielle (= décomposition du son en ses différentes fréquences) est donc réalisée par l’oreille elle-même. Le cerveau reconstitue finalement l’information reçue, afin de percevoir le son.
Le vestibule, dont les canaux semi-circulaires, n’intervient pas dans le mécanisme de l’audition, mais sert pour le maintien de l’équilibre.
Une oreille en bonne santé peut entendre des sons entre 20 Hz et 20 kHz, mais cela varie d’un individu à l’autre. Notamment, la valeur supérieure a tendance à diminuer progressivement avec l’âge.
Les sons basses fréquences sont des sons graves. Les sons de hautes fréquences sont les sons aigus. Les sons de fréquences inférieures à 20 Hz sont appelés infrasons. Les sons au-dessus de 20 kHz sont des ultrasons.
Loi de Fechner et définition du niveau sonore
La loi de Fechner explique que « la sensation varie comme le logarithme de l’excitation ».
Cela veut dire que si on augmente de manière linéaire un stimulus, alors la perception que nous en avons est logarithmique. Cette loi est vérifiée pour la perception de l’intensité lumineuse ou de l’intensité sonore.
« La sensation sonore est proportionnelle au logarithme de l’intensité acoustique. »
Cette propriété physiologique fait que l’oreille humaine est capable de percevoir des intensités acoustiques de magnitudes très différentes. Comme pour le pH en chimie, une échelle logarithmique se révèle pertinente :
Le niveau sonore L s’exprime en décibel (dB).
L’intensité acoustique I, exprimée en W.m-2 est l’énergie véhiculée par l’onde acoustique par unité de temps et par unité de surface. Concrètement, si l’onde frappe une paroi (le tympan par exemple), c’est la puissance qu’elle lui communique sur l’ensemble de sa surface.
L’intensité acoustique de référence I0, et valant est nommée “seuil de perception auditive”. Elle correspond au son le plus faible pouvant théoriquement être entendu par une oreille humaine, à une fréquence de 1000 Hz.
Un son aigu et un son grave ne sont pas perçus de la même manière à intensité sonore identique. Bien sûr, un ultrason, même très puissant, ne sera pas perçu par une oreille humaine. Cela constitue le décibel pondéré, noté dB(A). Cette unité a pour vocation de correspondre le plus possible aux capacités de l’oreille humaine.
