PUBLISHED BY THE SOCIETY, AND EDITED BY LIEUT.-COL. FRANK BOLTON, C.E., Hon. Secretary, AND WILLIAM EDWARD LANGDON, Acting Secretary.

London: E. and F. N. SPON, 46, CHARING CROSS.,
New York: 446, BROOME STREET. 1878.

1- Extrait de ce document en Français lors de la présentation parue dans "La Nature avril 1878" par A.G. Bell
2- Version isssue du document origine 1877

1- L’HISTOIRE DU TÉLÉPHONE RACONTÉE PAR SON INVENTEUR


Il y a bien des années, mon père, Alexandre Melville-Bell, d’Edimbourg, appelait mon attention sur le mécanisme de la parole; il avait fait de longues études sur ce sujet. Plusieurs d'entre vous peuvent se rappeler l’invention de mon père; elle consistait en un moyen de représenter d’une manière admirablement exacte les positions des organes vocaux, dans la formation des sons. Nous entreprîmes ensemble de nombreuses expériences nous cherchâmes d’abord à découvrir le mécanisme des éléments anglais et étrangers de la parole. Je me souviens surtout d’une recherche dans laquelle nous nous trouvâmes engagés, concernant les relations musicales des sons de voyelles. Quand des sons de voyelles sont
émis, il semble que chaque voyelle possède une hauteur de ton propre; en prononçant certaines voyelles successivement, l’on peut distinctement percevoir une échelle musicale. Nous nous proposâmes de déterminer la hauteur de ton naturelle à chaque voyelle. Des difficultés inattendues nous firent obstacle; plusieurs voyelles semblaient posséder une double hauteur; probablement la hauteur de la résonnance de l’air dans la bouche, et la hauteur de la résonnance de l’air contenu dans la cavité postérieure de la langue, cavité comprenant le pharynx et le larynx.

J’imaginai un expédient pour déterminer la hauteur, et crus posséder la priorité de la découverte, qui consistait à faire vibrer un diapason devant la bouche durant les accommodations des organes vocaux prises silencieusement. Il fut constaté que chaque position de voyelle renforçait tel ou tel diapason ou plusieurs diapasons spécialement.
J’écrivis une relation de ces recherches à M. Alex. J. Ellis, de Londres. Sa réponse m’informa que les expériences relatées avaient déjà été faites par Helmholtz (Die Lehre von den Tonempfindungen traduction anglaise par Alexandre J. Ellis. —Theory of tone, Théorie de la perception des sons.) et d’une manière beaucoup plus parfaite que je ne l’avais fait. M.
Ellis me dit, en effet, que Helmholtz, non-seulement avait analysé les sons de voyelles en leurs éléments musicaux constitutifs, mais qu'il avait réalisé la synthèse de ces éléments. Helmholtz avait réussi à produire artificiellement certains sons de voyelles en faisant vibrer simultanément, par un courant électrique, des diapasons de différentes hauteurs. M. Ellis eut la bonté de m’accorder une entrevue dans le but de m’expliquer la disposition des appareils employés par Helmholtz, pour produire ces effets extraordinaires et je consacrai la plus grande partie d’une journée avec lui à l’étude de ce sujet.
A cette époque, cependant, je n’étais pas assez familiarisé avec les lois de l’électricité pour comprendre parfaitement les explications qui me furent données, mais l’entrevue eut pour effet d’appeler toute mon attention sur les sujets du son et de l’électricité, et je n’eus pas de repos avant d’être entré en possession d’un exemplaire du grand traité de Helmholtz, et d’avoir essayé, d’une manière rudimentaire et imparfaite, il est vrai, de reproduire les mêmes résultats.

En réfléchissant aux possibilités de production du son par des moyens électriques, je fus comme frappé par l’idée que le principe de faire vibrer un diapason par l’attraction intermittente d’un électro-aimant pouvait s’appliquer à la production électrique de là musique. J’imaginai donc une série de diapasons de différentes hauteurs d’intonation, et les disposai de façon à les faire vibrer automatiquement de la manière indiquée par Helmholtz, chaque diapason interrompant à chaque vibration un courant voltaïque. Et pourquoi, pensai-je, l’abaissement d’une clef, telle qu’une touche de piano, ne dirigerait-elle point le courant d’interruption de l’un quelconque de ces diapasons, au travers d’un fil télégraphique, jusqu’à une série d’électro-aimants actionnant les cordes d’un piano ou d’un autre instrument de musique? Ainsi une personne pourrait jouer du piano-diapason en un lieu, et la musique pourrait s’entendre en un autre lieu, en une ville lointaine, sur un piano électro-magnétique.
Plus je réfléchissais à cet arrangement, plus il me paraissait réalisable. Je ne voyais en effet nulle raison pour laquelle l’abaissement d’un certain nombre de clefs au point de départ du diapason ne serait pas accompagné, dans le circuit, de la production, au lieu d’arrivée, d’un plein accord perceptible sur le piano à l’unisson.
L’attrait que m’offrait alors l’étude de l’électricité me conduisit à l’étude des divers systèmes en usage en Angleterre et en Amérique. J’admirai surtout la simplicité de l’alphabet Morse et ce fait que cet alphabet pouvait être lu par la perception du son que produit son fonctionnement. Au lieu de se reporter sur les points et les traits enregistrés sur le papier, les opérateurs contractent l’habitude d’observer la durée de tic-tac des appareils, et ainsi de distinguer à l’oreille les divers signaux. La possibilité de représenter, d’une manière analogue, le point et le trait du code Morse par la durée d’une note musicale, s’empara de mon esprit. Une personne pourrait agir sur l’une des clefs du piano-diapason, dont nous avons plus haut vu l’arrangement, et la durée du son émis par la corde correspondante du piano lointain y pouvait être observée par une autre personne.
Il me sembla qu’ainsi plusieurs messages télégraphiques distincts pouvaient être simultanément transmis d’un piano-diapason jusqu’à l’autre extrémité du circuit, par des opérateurs manipulant chacun une clef différente de l’instrument. Ces messages seraient lus, me disais-je, par des opérateurs placés auprès du piano d’arrivée, chacun d’eux écoutant des signaux d’une hauteur définie de ton et ignorant tous les autres. L’on pouvait ainsi réaliser la transmission simultanée de plusieurs messages télégraphiques par un seul fil, le nombre de ces messages n’étant limité que par la délicatesse d’oreille de celui qui écoutait.

L’idée d’accroître la puissance de transmission d’un fil télégraphique de cette manière me vint à l’esprit, et ce fut ce but pratique que j’eus en vue, en commençant mes recherches sur la téléphonie électrique. Il se trouve généralement que dans le progrès de la science la complication conduit à la simplification, et qu’en faisant l’histoire d’une découverte scientifique, il est souvent utile de commencer par la fin. Lorsque je porte un regard rétrospectif sur mes recherches, je reconnais la nécessité de désigner, par des noms spéciaux, une variété de courants électriques qui peuvent produire des sons. J’appellerai votre attention sur plusieurs espèces distinctes de courants d’électricité que l’on pourrait appeler téléphoniques . Afin que les particularités de ces courants soient bien comprises, je prierai M. Frost de projeter sur l’écran une illustration graphique de ces différentes variétés. La méthode graphique de représenter des courants électriques, et que nous voyons ici, est la meilleure que l’on puisse imaginer pour étudier exactement les effets produits par diverses formes d’appareils téléphoniques. Elle m’a fait concevoir cette sorte particulière de courant téléphonique que j’appellerai ici courant ondulatoire, et qui rend possible la production artificielle du langage articulé par des moyens électriques.

Une ligne horizontale g g (fig. 1) est prise comme ligne du courant à zéro ; les impulsions d’électricité positive sont représentées au-dessus de cette ligne, celles d’électricité négative au-dessous ou bien vice versa. L’épaisseur verticale d’une impulsion électrique quelconque (b ou d) mesurée à partir de la ligne de zéro, indique l’intensité du courant électrique au point observé, et l'extension horizontale de la ligne électrique (b ou d) indique la durée de l’impulsion. Il y a neuf variétés de courants téléphoniques; il me suffira de vous en indiquer six. Les trois variétés primaires, désignées sous les noms d’intermittentes, de pulsatoires et d’ondulatoires, sont représentées par les lignes 1, 2 et 3. Des sous-variétés peuvent être distinguées sous les désignations de courants directs, ou de courants inverses, selon que les impulsions électriques sont toutes d’une sorte, ou alternativement positives et négatives. Les courants directs peuvent encore se distinguer comme positifs ou négatifs suivant que les impulsions sont d’une sorte ou de l’autre. Un courant intermittent est caractérisé par la présence et l’absence alternatives de l’électricité dans le circuit. Un courant pulsatoire résulte de changements instantanés dans l’intensité d’un courant continu, et un courant ondulatoire est un courant d’électricité, dont l’intensité varie d’une manière proportionnelle à la vitesse du mouvement d’une particule d’air durant la production du son.
Ainsi la courbe représentant graphiquement le courant ondulatoire pour un simple ton musical est celle qui exprime une oscillation simple du pendule, c’est-à-dire une courbe sinusoïdale.

Je dois faire ici la remarque que si la théorie du courant ondulatoire d’électricité est une conception dont je puis revendiquer l’origine, on connaît néanmoins des méthodes de produire des sons au moyen de courants intermittents et pulsatoires. Par exemple, il y a longtemps que l’on a fait la découverte qu’un électro-aimant émet un son lorsqu’il est subitement aimanté ou désaimanté. Lorsque le circuit dans lequel est placé cet électro aimant est rapidement fermé et ouvert, une succession de crépitations partent de l’aimant. Ces bruits produisent à l’oreille l’effet d’une note musicale, lorsque le courant est interrompu un nombre suffisant de fois par seconde.
La découverte de la musique galvanique par Page (1) , en 1837, conduisit les recherches faites en différentes parties du monde, presque simultanément dans le domaine de la téléphonie. Les effets d’acoustique produits par l’aimantation furent soigneusement étudiés par Marrian (2) , Beatson (3) , Gassiot (4) , de la Rive (5) , Matteucci (6) , Guillemin (7) . Vertheim (8) , Wartmann (9) , Janniar (10) , Joule (11) , Laborde (12) , Légat (13) Reis (14) , Poggendorf (15) , du Moncel (16) , Delezennes (17), et d’autres encore (18) .
Il faut aussi mentionner que Gore (19) obtint des notes musicales claires par le mercure ; ces notes étaient accompagnées de rides, singulièrement belles à la surface durant le cours des expériences électrolytiques. Page (20) produisit des tons musicaux dans les barres de Trevelyan par l’action du courant galvanique. Sullivan découvrit plus tard qu’un courant d’électricité est engendré par la vibration d’un fil composé partie d’un métal et partie d’un autre.

1 C. G. Page, la Production de la musique galvanique. Journal de Sillimann, 1857, XXXIII, p.396; Journal de Silli- man, 1858, xxxiii, p. 118; Bibl. univ. (nouvelle série, 1859, n, p. 598).
2 J. P. Marrian, Phil. Mag., xxv, p. 382; Inst., 1845, p. 20; Arch. de l'électricité, voy. p. 195.
3 Beatson, Arch. de l'électricité, voy. p. 197 ; Arch. des Sc. phys. et nat. (2 e série), n, p. 115.
4 Gassiot, voy. Preatise on Electricity, par de la Rive, i, p. 500.
5 De la Rive, Treatise on Electricity, i, p. 500; Phil. Mag., xxxv, p. 422; Arch. de l’élect.,-voy. p. 200; Inst., 1846, p. 85; Comptes rendus, xx, p. 1287; Compt. rend., XXII, p. 452; Pogg. ann., p. 657 ; ann. de chim. et de phys., xxvi, p. 158.
6 Matteucci, Inst., 1845; Arch. de l’élect., voy.p. 389.
7 Guillemin, Compt.rend., xxii, p. 264; Inst., 1846, p. 30; Arch. des sc. phys. et nat. (2 e série), i, p. 191.
8 G. Wertheim, Compt. rend., xxn, p. 356-544; Inst., 1846, p. 65, 100; Pogg. ann., t. XVIII, p. 140; Compt. rend., xxvi, p. 505 ; Inst., 1848, p. 142 ; Ann. de chim. et dephys., xxm, p. 305 ; Arch. des sc. phys. et nat., vin, p. 206 ; Pogg. ann., t. xxvn, p. 45; Berl Ber., IV, p. 121.
9 Elle Wartmann, Compt. rend., xxn, p. 544; Phil. Mag. (3 e série), xxviii, p. 544 ; Arch. des sc. phys. et nat. (2 e série), i, p. 419; Inst., 1846, p. 290; M. natschr. d. Ber Rad., 1846, p. 111.
10 Janniar, Compt. rend., XXIII, p. 519; Inst., 1846, p. 269; Arch. des sc. phys. et nat. (2 e série), p. 394.
11 J. P. Joule, Phil. Mag., xxv, p. 76-225; Berl Ber., m, p. 489.
12 Laborde, Comptes rendus, i, p. 692; Cosmos, XVII, p. 154.
13 Legal, Brix, ZS, ix, p. 125.
14 Reis, Téléphonie Polytech. Journ., c. t. xvm, p. 185, Bôttger's notiz, b., 1863, no 6. 5 J. C.
15 Poggendorff Pogg., Ann., XCVIII,p. 192, Berliner Monatsbar, 1856, p. 133; Cosmos, ix, p.49; Berl Ber., XII, p. 241 ; Pogg. ann., t. xxxvii, p. 159.
16 Du Moncel, Exposé, n, p. 125, et in, p. 85.
17 Delezenne, Sound produced by magnetization; Bibl. univ. (new-series), 1841, xvi, p. 406.
18 Voy. London Journ., XXXII, p. 402; Polytech. Journ., ex, p. 161; Cosmos, iv, p. 45; Gl sener, Traité général, et c. p.550; Dove, Repert., vi,p. 58; Pogg., Ann., xm, p. 411; Berl. Bern, 1, p. 144; Arch. des sc. phys. et nat.; xvi, p. 406; Khuns Encyclopédie der Physik, p. 1014-1021.
19 Gore, Proceedings of Royal Society, xn, p. 217. 8
20 C. G. Page, Vibration of Trevelyan’s bars by the galva- nic current; Silliman’s Journal, 1850, ix, p. 105-108; Sullivan ; Currents of Electricity produced by the vibration of mêlais: Phyl. Mag., 1845, p. 261; Arch. de l’élect., x, p.480.

Le courant durait aussi longtemps que l’émission d’uné note musicale et s’arrêtait immédiatement après la cessation du son. Pendant plusieurs années, mon attention se porta presque exclusivement sur les moyens d’obtenir un instrument interrupteur extrêmement rapide de circuit voltaïque et destiné à prendre la place du diapason transmetteur employé dans les recherches de Helmholtz. C’est un fait singulier que d’importantes découvertes sont souvent faites presque simultanément par plusieurs personnes en différentes parties du monde, et que l’idée de la télégraphie multiple, telle qu’il l’a développée dans les divers diagrammes montrés à la Société, paraît s’être présentée isolément tant en Amérique qu’en Europe à quatre inventeurs différents. Les détails eux-mêmes des arrangements en circuit ont une très-grande ressemblance avec ceux qu’ont proposés M. Cromwell Varley, de Londres, M. Elisha Gray, de Chicago, M. Paul Lacour, de Copenhague, et M. Thomas Edison, deRewark dans l’État de New-Jersey. Quant à la question de priorité d’invention, je ne me propose pas de la discuter.
Pour faire mieux comprendre la difficulté de l’usage d’un courant intermittent, je vous prierai de me suivre dans l'application de l'effet produit quand deux signaux musicaux de hauteurs d’intonation différentes sont simultanément dirigés le long d’un même circuit.
La figure 2 fait voir un arrangement dans lequel les tiges aa de deux transmetteurs interrompent le courant de la même pile B.

Supposons que l’intervalle musical entre les deux tiges soit une tierce majeure. En ce cas leurs vibrations sont dans la proportion de 4 à 5, c’est-à-dire que 4 vibrations de a sont faites dans le même temps que 3 vibrations de A1. A2 et B 2 représentent les courants intermittents produits, 4 impulsions de B2 étant produites dans le même temps que 5 impulsions de A2 . La ligne A2 et B2 représente l’effet résultant sur la ligne principale de la simultanéité d’action des tiges a et b , interrompant et rétablissant le même circuit. Vous voyez par le dessin que le courant résultant, tout en conservant une intensité uniforme, est moins interrompu lorsque les deux tiges sont en opération, que lorsqu’une seule tige est employée. Continuant d’approfondir la question, vous reconnaissez que si un plus grand nombre de tiges de différentes hauteurs de tons ou de différentes vitesses de vibration sont occupées simultanément à interrompre et à rétablir le même circuit, l’effet résultant sur la ligne principale est réellement l’équivalant d’un courant continu. Vous comprenez aussi que le nombre maximum de signaux musicaux pouvant simultanément être dirigés le long d’un seul fil sans confusion, dépend beaucoup delà proportion de durée du rétablissement quant à celle de l’interruption. Plus le contact est court, en même temps que plus l’interruption est longue, plus le nombre des signaux pouvant se transmettre sans confusion est grand, et vice versa. L’appareil au moyen duquel cette conclusion théorique a été vérifiée se trouve devant vous. Il consiste en une boîte ordinaire d'harmonium, dont les tiges sont actionnées par l’air de la manière habituelle. Devant chaque tige est une vis métallique contre laquelle la tige frappe en vibrant. En ajustant la vis on rend le contact long ou court. Les tiges sont reliées à l’un des pôles d’une pile, et les vis contre lesquelles elles frappent communiquent avec la ligne; des impulsions partent ainsi de la pile dans la ligne durant la vibration des tiges. Sans entrer dans des détails de calcul, vous voyez qu’avec un courant pulsatoire l’effet de transmission simultanée de signaux musicaux est presque l’équivalent d’un courant continu d'intensité minima, comme l’indique la figure 3. Si des courants ondulatoires sont employés, l’effet est différent (voyez la figure 4).

Le courant qui vient de la pile B, est formé en ondulations à la suite de faction inductive des tiges de fer ou d’acier MM', lesquelles vibrent devant les électro-aimants ed mis dans le circuit de la pile. A2 et B2 représentent les ondulations causées dans le courant par la vibration des corps aimantés et l’on voit qu’il y a quatre ondulations de B2 pour cinq de A2 . La résultante d’effet sur la grande ligne est exprimée par la courbe A2 - B 2 , somme algébrique des courbes sinusoïdales A2 et B2 . Un semblable effet est produit quand des courants ondulatoires inverses sont employés comme on le voit en la figure 5 où le courant est produit par la vibration d’aimants réunis en circuit sans une pile voltaïque.
Par les figures 4 et 5, on peut voir que l’effet de la transmission de sons musicaux de différentes hauteurs simultanément le long d’un seul fil, n’est point d’eflaccr le caractère vibratoire du courant comme dans le cas des courants intermittents et pulsatoires, mais de changer les formes des ondulations électriques. En effet, le courant est influencé précisément d’une manière analogue à celle de l’air par la vibration des corps inducteurs MM'. Il devrait donc être possible de transmettre simultanément autant de tons musicaux par un fil télégraphique que par l’air.
La possibilité de se servir de courants ondulatoires, dans un but de télégraphie multiple, m’a permis de laisser de côté tous les arrangements compliqués de circuit et d’employer une seule pile pour tout le circuit, en ne conservant que les récepteurs qui m’avaient précédemment servi.
J’ai dit que Helmholtz avait pu produire artificiellement des tons de voyelles en combinant des tons musicaux de différentes hauteurs et intensités. Nous voyons son appareil en la figure 6.

Des diapasons de différentes hauteurs sont placés entre les pôles d’électro-aimants (a1 , a2, etc.), et maintenus en vibration par l’action d’un courant intermittent qui part du diapason g. Des résonateurs 1, 2, 3, etc , sont placés de façon à renforcer les sons, plus ou moins, selon que les orifices extérieurs sont plus ou moins élargis. On voit que dans le procédé de Helmholtz, les diapasons eux-mêmes produisent des tons d’intensité uniforme, et dont la sonorité varie par un renforcement externe. Ce qui me frappa, c’est que les mêmes résultats pouvaient être obtenus, et d’une manière beaucoup plus parfaite, en faisant vibrer les diapasons à différents degrés d’amplitude.
J’imaginai alors l’appareil de la figure 7 ; ce fut ma première forme de téléphone articulé.

Dans cette figure, une harpe à tiges d’acier est attachée aux pôles d’un aimant permanent N S. Lorsque l’une quelconque des tiges est mise en vibration, un courant ondulatoire est produit dans les bobines de l’électro-aimant ; l'électro- aimant correspondant E‘ attire les tiges de la harpe IT avec une force variable, et met en vibration celle des tiges qui se trouve à l’unisson de la tige qui vibre à l’autre extrémité du circuit. Ce n’est pas tout ; l’amplitude de vibration dans l’une des tiges détermine l’amplitude de vibration dans l’autre, car l’intensité du courant induit est déterminée par l’amplitude de la vibration inductrice, et l’amplitude de la vibration à l’extrémité de réception dépend de l’intensité des impulsions attractives. Lorsque nous chantons dans un piano, certaines cordes de l’instrument sont mises en vibration avec sympathie par l’action de la voix, et, à différents degrés d’amplitude, un son approché de la voyelle proférée part du piano. La théorie nous fait voir que si le piano avait un nombre beaucoup plus considérable de cordes, à l’octave, les sons de voyelles seraient parfaitement reproduits.
Mon idée de l’action de l’appareil, action indiquée en la figure 7, était la suivante : proférer un son dans le voisinage de la harpe H, et certaines tiges seraient mises en vibration à des amplitudes différentes. A l’autre extrémité du circuit, les tiges correspondantes de la harpe H' vibreraient avec leurs relations propres de force, et le timbre du son serait reproduit. La dépense de la construction d’un semblable appareil m’empêcha de m’engager dans cet ordre de recherches. J’ai déjà parlé d'une invention de mon père, d’un système de symboles physiologiques, pour représenter l’action des organes vocaux, et j’avais été invité par le Conseil de l’instruction publique de Boston, à faire une série d’expériences sur ce système dans l’École des sourds et muets. L’on sait que les sourds-muets sont muets parce qu’ils sont sourds, et que dans leurs organes vocaux il n’y a aucun défaut qui les empêche de parler. L’on avait donc pensé que le système de mon père, système de symboles illustrés et depuis longtemps connu sous la désignation vulgaire de langage visible, pourrait être le moyen d’apprendre à un sourd-muet à se servir de ses organes vocaux et à parler. Le grand succès de ces expériences me porta vers la recherche de méthodes de représentation graphique et optique des vibrations du son, pour l’enseignement des sourds-muets. Pendant quelque temps, je poursuivis mes expériences avec la capsule manométrique de Koenig, et avec le phonautographe de Léon Scott.
Les appareils scientifiques de l’Institut de technologie de Boston furent généreusement mis à ma disposition pour ces expériences, et il se trouva qu’à cette époque, un étudiant de l’Institut de technologie, M. Maurey, venait d’imaginer un perfectionnement du phonautographe.
Il avait réussi à faire vibrer par la voix un style de bois de la longueur environ d’un pied, fixé à la membrane du phonautographe. Par cette disposition il avait obtenu des traces agrandies sur une surface plane et noircie à la fumée. Avec cet appareil, je réussis à mon tour à produire de très-belles traces des vibrations de l’air par les vibrations de voyelles. Quelques-unes de ces traces sont indiquées dans la figure 8. Mon esprit fut frappé par cette forme perfectionnée de l’appareil, et je vis là une ressemblance remarquable entre la manière dont la pièce de bois vibrait sous l’action de la membrane du phonautographe, et celle dont les osselets de l’oreille humaine obéissaient au mouvement de la membrane du tympan. Je résolus donc de construire un phonautographe plus exactement modelé sur le mécanisme de l’oreille humaine, et, dans ce but, j’eus recours aux lumières d’un spécialiste distingué, du docteur Clarence J. Blake. Celui-ci me suggéra l’idée d’employer l’oreille humaine comme phonautographe, au lieu d’en faire une imitation artificielle. L'enclume fut retirée, et, à l’extrémité du marteau fut fixé un style en brin de foin, de la longueur d’environ un pouce. En mouillant la membrane du tympan et les osselets avec une mixture de glycérine et d’eau, on obtenait la mobilité nécessaire des parties. En chantant dans l’oreille externe, on mettait en vibration le style, et l’on obtenait des traces sur une surface plane en verre recouvert de noir de fumée, placée au-dessous du style (fig. 9).


Tandis que j’étais livré à ces expériences, je fus surpris à la vue de la disproportion remarquable qui existait entre la membrane et les os qu’elle faisait vibrer. Je pensai que si une membrane aussi mince qu’un tissu de papier pouvait gouverner la vibration d’os, qui, comparés à cette membrane, étaient d’une dimension et d’un poids immense, à plus forte raison une membrane plus grande et plus épaisse ferait-elle vibrer un morceau de fer contre un électro-aimant, et dans ce cas, la complication des tiges d’acier, que nous voyons dans ma première forme du téléphone (fig. 7), serait écarté. Un simple morceau de fer, fixé à la membrane, serait alors placé à chaque extrémité du circuit télégraphique.

Al. GRAHAM Bell.

HISTOIRE DU TÉLÉPHONE RACONTÉE PAR SON INVENTEUR. (Suite et fin.)

La figure 1 fait voir la forme d’appareil que j'employai pour produire des courants ondulatoires d'électricité dans un but de télégraphie multiple.
Une tige d’acier A fut fixée solidement par l'une de ses extrémités à la branche h non recouverte d'un électro-aimant boiteux E, l’extrémité libre de la lige étant en saillie au-dessus de la branche non recou verte.
_ Fig. 1
(Ce modèle de récepteur est celui qui a été indiqué dans ta Nature n° 201, du 7 avril 1877)

Quand la tige A se mettait à vibrer mécaniquement, le courant de la pile se formait en ondes, et les ondulations électriques traversaient le circuit BEW E', en mettant en vibration la tige correspondante A' à l’autre extrémité du circuit. Je songeai aussitôt à mettre en pratique mon idée nouvelle, et dans ce but, je fixai la tige A (fig. 2), en lui lais sant un peu de jeu, à la branche découverte h de l’aimant boiteux; l’autre extrémité fut assujettie au centre d’une membrane en baudruche n. Je présumai qu’en parlant dans le voisinage de la membrane n, on la mettrait en vibration en faisant également mouvoir la tige d’acier A, ce qui produirait des ondulations sans le courant électrique. Ces ondulations correspondraient aux changements de densité de l’air durant la production du son. Ce changement dans l’intensité du courant devait, selon moi, déterminer à l’extrémité de réception l’attraction de la tige A' ou par l’aimant, de façon que le mouvement de cette tige copiât exactement celui de la tige A. Dans ce cas, le mouvement traduit procurerait un son dans la membrane n, son du même timbre que celui de la vibration originale.
_Fig. 2
Cependant les résultats, loin d’être satisfaisants, furent au contraire décourageants Mon ami, M. Thomas A. Watson, qui me seconda dans cette première expérience,prétendit avoir entendu un faible son du téléphone, à l’extrémité du circuit, mais il me fut impossible de vérifier l’exactitude du fait. Après maintes expériences, qui ne furent accompagnées que des mêmes résultats partiels, je résolus de diminuer autant que possible la grandeur et le poids du ressort. Dans ce but j'appliquai au centre du diaphragme un morceau de ressort de montre, de la grosseurde l'ongle de mon pouce, et à l’autre extrémité j’eus un instrument nouveau (Ce modèle de transmetteur est celui qui a été indiqué dans la Nature (n° 201, du 7 avril 1877)).
Nous pûmes alors obtenir des sons distinctement perceptibles. Je me rappelle une expérience faite avec ce téléphone, et qui causa une grande satisfaction. L’un des télépho nes était placé dans une salle de cours à l’Université de Boston, et l’autre, au rez-de-chaussée du bâtiment adjacent. L’un de mes élèves se rendit vers ce dernier téléphone, pour y observer les effets du langage articulé. Lorsque je dis cette phrase: Do you understand what i say, —par le téléphone placé dans ma salle de cours, la réponse arriva, à ma grande joie, dans l’instrument lui-même ; des sons articulés partaient du ressort fixé à la membrane. J’entendis:
Yes, I understand you perfectly. Mais c’est une erreur de supposer que l’articulation fut absolument parfaite. Je devais m’attendre à cette réponse, et assurément cela facilita beaucoup sa réception. Toujours fut-il bien établi ainsi que l'articulation avait existé, et que si elle avait été indistinctement perçue, ce n’était qu'à cause de l’imperfection de l’instrument lui-même. Je vous épargnerai la description de toutes les phases de transformation de l’appareil ; je me bornerai à vous dire qu'au bout d’un cer tain temps je produisis une première forme d’appareil qui remplit parfaitement les fonctions d’un télé phone récepteur. Dans cette condition, mon invention parut à l’exposition du centenaire à Philadelphie.
Ainsi la communication vocale n’était établie que dans un sens.

Une autre forme de téléphone transmetteur exhibé à Philadelphie, et destiné à correspondre au récepleur, est représentée en la figure 3.
_ Fig. 3
Un fil en platine, attaché à une membrane tendue, complétait un circuit voltaïque en plongeant dans l’eau. Lorsqu’on parlait contre la membrane, on fai sait partir, d’un téléphone placé dans un autre com partiment de l’Exposition, des sons articulés. Les sons que donnait le téléphone s'accentuaient lorsque l’eau était remplacée par de l’acide sulfurique dilué ou une dissolution de sel à saturation. Des sons articu lés furent également obtenus par la vibration de la plombagine dans le mercure, dans une dissolution de bichromate de potasse, dans une eau saturée de sel, dans l’acide sulfurique dilué, et dans l'eau pure.
L’articulation produite par l'instrument primitif était singulièrement distincte, mais le grand défaut consistait dans ce fait que l’instrument ne pouvait
servir de transmetteur, ce qui faisait que deux téléphones étaient nécessaires àchaque station, l'un pour transmettre et l’autre pour recevoir.
Je résolus donc de changer la construction; je cherchai à modifier la dimension et la tension de la membrane, le diamètre et l’épaisseur du ressort en
acier, la dimension et la puissance de l'aimant, les spires de fil isolé entourant les pôles, afin de découvrir par voie d’expérience l'effet exact de chaque élément de la combinaison, et de trouver ainsi une forme plus parfaite d’appareil. J’obtins une augmentation marquée de sonorité en raccourcissant les spires du fil, en élargissant le diaphragme en fer appliqué contre la membrane. Cette dernière circonstance corrigeait aussi la netteté de l’articulation.
Finalement je supprimai la membrane en baudruche, et une simple plaque de fer fut seule employée.
Cette fois l’articulation était devenue parfaite.
_ Fig.4 _ Fig. 5
Cette nouvelle forme de l’instrument est indiquée par la igure 4, et, comme on l'avait prévu depuis longtemps, il fut bien constaté que la pile n'avait d'autre but que d'aimanter le noyau de fer doux de l'aimant, car les effets étaient les mêmes avec la suppression de la pile et le remplacement du fer doux par une tige d’acier aimanté.
Mon intention première, c’était que dans sa forme définitive, le téléphone devait fonctionner à l’aide d’un aimant permanent, et non par une pile. M. Watson d'une part, et moi de l’autre, nous fîmes de nombreuses expériences pour obtenir ce résultat.
L’intérêt que causa la première publication de nos essais de téléphone engagèrent beaucoup de personnes à étudier ce sujet, et je ne doute pas que plusieurs d’entre elles n’aient individuellement découvert que des aimants permanents pouvaient remplacer des piles. En effet, M. le professeur Dolbear, de Tufts Collège, non-seulement prétend avoir inventé le téléphone magnéto-électrique, mais m'accuse de l’avoir, moi, inventé en m’emparant de son idée, que m’aurait confiée un ami commun.
Un modèle d'appareil puissant fut construit au moyen d’un fort aimant composé, en fer à cheval, remplaçant la tige droite jusque-là en usage (voy. la
figure 5).

Les sons obtenus par cet instrument sont en effet d’une étendue assez puissante pour se pou voir entendre, faiblement, il est vrai, par une nom-
creuse assistance, et ce fut dans ces conditions que parut l’instrument à l’Institut d’Essex, à Salem, dans le Massachusetts, le 12 février 1877. A cette occasion, un discours fut transmis de Boston, distant de seize milles de Salem, et fut distinctement entendu au téléphone correspondant dans cette ville. Le ton de la personne qui parlait fut nettement apprécié par six cents auditeurs, mais seulement à la distance de deux mètres de l’instrument. A la même occasion, le compte rendu d’une conférence fut transmis verbalement de Salem à Boston, et publié dans les journaux du lendemain.
D’après la forme du téléphone que représente la figure 4, on voit qu'il n'y a plusqu’un pas à faire pour arriver à la forme définitive. C’est l’arrangement de la figure 4 rendu portatif. L’aimant est placé dans l'intérieur de la poignée, et l'embouchure est plus commode .

Je dois ici exprimer ma reconnaissance à plusieurs amis, savants d’Amérique, pour leur concours et leur coopération à ces perfectionnements. Je veux surtout nommer le professeur Peirce, et le professeur Blake, de Brown University, le docteur Channing, M. Clarke et M. Jones. A Providence, dans le Rhode lsland, ces messieurs ont fait des expériences pour trouver la forme la plus convenable adonner au téléphone, et je suis heureux de pouvoir dire qu'ils m’ont communiqué chaque expérience nouvelle à mesure qu’elle a été faite, et qu’ils m’ont signalé chaque pas nouveau dans la recherche de ces perfectionnements. Inévitablement ces physiciens devaient se retrouver sur le terrain que j’avais déjà parcouru dans mes recherches, et en effet, plusieurs de leurs découvertes avaient déjà été faites par moi. Mais la manière si honorable dont ils me communiquèrent leurs résultats mérite mes plus chaleureux remercîments et ma plus haute estime.

J’ai toujours pensé qu’une certaine proportion devait exister entre les différentes parties d'un téléphone, et que la dimension elle-même de l’instrument n’avait point d’importance. Le professeur Peirce fut le premier qui démontra que les aimants à employer devaient avoir une extrême petitesse. Ici, pour indiquer le sens parallèle que nous avons suivi dans nos recherches, je dirai que deux ou trois jours après que j’eus construit le téléphone portatif, contenant l’aimant à l'intérieur de la poignée, le docteur Channing eut l’obligeance de m’envoyer une paire de téléphones, du même type, inventés par les expérimentateurs de Providence.
_
La forme commode que j’ai adoptée a été inventée par mon ami le professeur Peirce seul.
J’exprime encore ma reconnaissance à mon ami et associé, M. Thomas-A. Watson, de Salem, dans le Massachusetts, qui m'a prêté, il y a deux ans, son concours dans mes recherches téléphoniques.

En poursuivant ces recherches, je n’ai jamais perdu de vue l’unique but du perfectionnement pratique de la télégraphie électrique, mais j’ai rencontré un grand nombre de faits, qui, sans se rattacher direc tement à mon but, offrent néanmoins un certain intérêt Par exemple, j'ai trouvé qu'un ton musical est émis par un morceau de plombagine ou de charbon de cornue, lorsqu’un courant intermittent d’électricité les traverse. J’ai observé les effets curieux d’audition que produisait le passage d’un courant intermittent au travers du corps humain.
Plaçant un rhéotome dans le circuit d’une bobine d’induction, les fils primaires reliés au rhéotome, les petits fils à deux bandes de laiton, je mis l'une de celles-ci contre l'oreille, et j’entendis qu’elle donnait un son clair chaque fois que de l'autre main je touchais l'autre bande. Ensuite, je tins une bande dans chaque main ; les courants induits donnaient un tremblement musculaire dans les doigts. Mettant l'index contre l’oreille, je perçus un bruit de crépitation, qui semblait sortir du doigt lui-même. Un ami présent plaça mon index contre son oreille, mais n’entendit rien. Je le priai de tenir lui-même les bandes, et alors il entendit distinctement un bruit (que, partant de son doigt, je ne pus entendre). Dans ce cas une portion des courants induits traverse la tête de l’observateur quand il place contre l’oreille son pro pre doigt, et il se peut que le son soit occasionné par la vibration des surfaces de l’oreille et du doigt en contact.
Quand deux personnes reçoivent la secousse d’une bobine Ruhmkorff en joignant les mains l’une de l'autre et chacune tenant de la main libre un fil de la bobine, un son part des mains jointes. Cet effet ne se produit pas quand les mains sont humides.
Quand chacune des deux personnes touche le corps de l'autre, un bruit sonore part des points en contact. Quand le bras de l’une des personnes est posé contre le bras de l'autre, le bruit produit peut s’en tendre à une distance de plusieurs pieds. Dans tous ces cas l’on ressent une légère secousse aussi long temps que dure le contact. L’introduction d’un morceau de papier entre les parties en contact n’empêche pas réellement la production des sons, mais évite les secousses désagréables.
Quand le courant intermittent d’une bobine Ruhmkorff traverse les bras, une note musicale peut se percevoir à l’oreille appliquée contre le bras de
la personne sur laquelle se fait l'expérience. Les sons partent, ce semble, des muscles de l’avant-bras et du biceps.
M. Elisha Gray a également produit des effets perceptibles d’audition par le passage de l’électricité au travers du corps humain.
Une note musicale très-claire est occasionnée par l’étincelle d’une bobine Ruhmkorff, lorsque lecircuit primaire est alternativement fermé et ouvert avec une rapidité suffisante. Lorsque deux rhéotomes de différentes hauteurs ouvrent et ferment simultanément le circuit primaire, un son ou ton double part de l’étincelle.
Une curieuse découverte, qui peut offrir pour vous de l’intérêt, a été faite par le professeur Blake. Il construisit un téléphone dans lequel, au lieu de
l'aimant permanent, il employait une tige de fer doux, de la longueur de six pieds environ. Un ami chanta d’un ton musical continu dans l’embouchure du téléphone actuel. Ce téléphone était relié à la pièce de fer doux dont nous venons de parler. L’on découvrit que la clarté du son produit dans ce téléphone variait avec la direction dans laquelle la tige était tenue; et que le maximum d’effet était obtenu lorsque la tige était dans la position de l’aiguille d’inclinaison. J’ai constaté moi-même cette curieuse découverte du professeur Blake.
Lorsqu’un téléphone est mis dans le circuit d’une ligne télégraphique il semble qu’il émette des sons de lui-même. Souvent l’on entend les bruits les plus singuliers, dont la cause est jusqu’à présent restée obscure. Il est une sorte de bruits que produit l’influence inductive de fils voisins et de courants dérivés de ces fils. Les signaux de l’alphabet Morse, lesquels traversent ces fils, sont entendus dans le téléphone.
Une autre sorte de bruits vient de l’action de courants terrestres sur le fil; c’est une modification très-curieuse du son, et que révèle la présence de jointures défectueuses dans le fil .
Le professeur Blake me dit qu'il a pu remplacer le fil télégraphique par le rail de la voie ferrée pour la conversation téléphonique. Il dit aussi qu'un seul téléphone relié au rail fait distinctement entendre les bruits du Morse, quoique les fils télégraphiques les plus rapprochés soient à la distance d'au moins quarante pieds.
Le professeur Peirce a observé aussi des bruits étranges produits dans le téléphone relié à un fil télégraphique durant une aurore boréale, et je viens
d’entendre aussi parler d’un curieux phénomène étudié par le docteur Channing. Dans la cité de Providence, à Rhode-Island, un fil passant au dessus de latoiture d’une maison, et de la longueur d'un mille environ, est muni d’un téléphone à chaque bout .
Dans une occasion l’on entendit faiblement dans l’un des téléphones une musique accompagnée de chant.
Ce fut comme si quelqu'un eût chanté en s’accompagnant du piano. Naturellement l’on fit la supposition que des expériences étaient faites avec le téléphone à l’autre extrémité du circuit, mais, vérification faite, la supposition se trouvait fausse.
L'attention se porta donc sur le phénomène, les appareils furent surveillés, et dans une autre occasion, le même fait se reproduisit aux deux extrémités de la ligne, et fut reconnu par le docteur Channing et ses amis. Il fut bien constaté que ces bruits persistaient pendant deux heures et ordinairement commençaient à la même heure. Des recherches faites le long de la ligne ne révélèrent lien d’anormal, et je suis dans l’impossibilité de vous donner une explication de ce curieux phénomène. Cependant le docteur Channing adresse surce sujet une lettre à l’éditeur de l’un des journaux de Rhode-Island lui donnant les titres des chants, tels qu'ils avaient pu être connus, et beaucoup de détails d’observation dans l’espoir que la publicité pourra conduire à la découverte du musicien, et donner ainsi la clef du mystère.
Mon ami M. Frederic-A. Gower m’a communiqué une observation non moins curieuse qu’il avait faite sur la faible communication de terre requise pour établir un circuit téléphonique. Nous fîmes ainsi une série d'expériences, qui nous donnèrent des résultats surprenants. Nous prîmes donc deux téléphones adaptés à un fil isolé de la longueur de 100 yards environ dans un jardin, et nous pûmes engager une conversation avec la plus grande facilité, en tenant en main ce qui remplaçait le fil de terre, de façon à former à chaque bout la communication avec le sol au travers de nos corps et ayant aux pieds des chaussettes en colon et des bottes en cuir. Il faisait beau temps, et l'herbe que nous foulions était, en apparence, parfaitement sèche. Nous tenant sur une allée sablée, les sons vocaux, quoique diminués, étaient toujours parfaitement intelligibles; le même résultat se produisait quand on était sur un briquetage de la hauteur de un pied, mais, lorsque l'un de nous se tenait sur de la pierre de taille, nous n’obtenions plus aucun son.
Une expérience que nous fîmes fut si intéressante que je dois en parler en détail. A l’extrémité de sa position M. Gower établit une communication entre la ligne et la terre en se maintenant sur une pelouse, tandis que de mon côté j'étais sur une planche. Je priai M. Gower de chanter une note musicale continue, et à ma grande surprise le son dans mon téléphone fut parfaitement distinct; examinant la place de mon pied, je vis qu’il touchait un brin d’herbe recourbé à cette place. J’écartai cette herbe, et n’entendis plus rien du téléphone. Touchant du bout de la botte une herbe ou le pétale d'une pâquerette je percevais de nouveau le son.
La question qui se place ici naturellement est celle-ci: au travers de quelle longueur de fil le téléphone peut-il être employé ? Je réponds à cette
question que le maximum de résistance traversée par un courant ondulatoire reste à déterminer pour conserver une puissance qui suffise à produire au point d’arrivée un son perceptible. Cependant, dans des expériences de cabinet, nulle difficulté n'a été rencontrée à parler au travers d’une résistance de 60000 ohms; c’est la plus grande résistance que j’ai eue à ma disposition. La longueur la plus grande de ligne télégraphique réelle au travers de laquelle j'aie essayé de converser a été de 250 milles.
En cette occasion nulle difficulté n’a été rencontrée tant que des lignes parallèles ne fonctionnaient point. L’on choisit comme jour le dimanche, où
d’autres lignes pouvaient ne pas être occupées, et une conversation fut échangée entre M. Thomas-A. Watson à Boston et moi à New-York, et elle dura jusqu'à l’ouverture du trafic sur les autres lignes.
Quand ce trafic commença, les sons vocaux diminuèrent considérablement, mais cependant furent encore perceptibles, et ressemblaient au bruit d'une conversation échangée durant un orage. D'ailleurs, une conversation était devenue difficile, à cause de la confusion qu’y apportaient les courants perturbateurs.
Mon ami M. Preece m’a informé qu’une conversation a été échangée avec succès au moyen de télé phones portatifs au travers d’un câble de la lon
gueur de 60 milles s’étendant de Dartmouth à l’île de Guernesey



2- Version Anglaise du Document origine

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EXTRACTS OF PROCEEDINGS OF THE SOCIETY OF TELEGRAPH ENGINEERS.
Special General Meeting, held at 25, Great George Street, Westminster, on Wednesday, the 31st October, 1877.

Professor Abel, C.B., F.R.S., President, in the Chair.

The President: Gentlemen, the Council of the Society of Telegraph Engineers felt that they were sure of doing what the members would consider right in summoning a special meeting for the two-fold purpose of giving a welcome to Professor Bell to this country and affording the Members an opportunity of hearing from him an account, which he has been so good as to promise to give us, of the nature, history, and development of, what may well be called, one of the most interesting discoveries of our age.
Our time is very precious this evening. We all desire to hear everything Professor Bell can tell us on this subject, and many gentlemen will probably desire afterwards to ask questions or discuss the subject, for I see present a great number of eminent scientific men. I will not waste another moment, but at once call upon Professor Bell to commence his discourse on the Electric Telephone.


RESEARCHES IN ELECTRIC TELEPHONY.
By Professor Alexander Graham Bell.
Professor Bell : Mr. President and Gentlemen of the Society of Telegraph Engineers. It is to-night my pleasure, as well as duty, to give you some account of the telephonic

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which I have been so long engaged. Many years ago my attention was directed to the mechanism of speech by my father, Alexander Melville Bell, of Edinburgh, who has made a life-long study of the subject.
Many of those present may recollect the invention by my father of a means of representing, in a wonderfully accurate manner, the positions of the vocal organs in forming sounds.
Together we carried on quite a number of experiments, seeking to discover the correct mechanism of English and foreign elements of speech, and I remember especially an investigation in which we were engaged concerning the musical relations of vowel sounds.
When vowel sounds are whispered, each vowel seems to possess a particular pitch of its own, and by whispering certain vowels in succession a musical scale can be distinctly perceived.
Our aim was to determine the natural pitch of each vowel; but unexpected difficulties made their appearance, for many of the vowels seemed to possess a double pitch”one due, probably, to the resonance of the air in the mouth, and the other to the resonance of the air contained in the cavity behind the tongue, comprehending the pharynx and larynx. I hit upon an expedient for determining the pitch which at that time I thought to be original with myself. It consisted in vibrating a tuning-fork in front of the mouth while the positions of the vocal organs for the various vowel sounds were silently taken. It was found that each vowel position caused the reinforcement of some particular fork or forks.I wrote an account of these researches to Mr. Alex. J. Ellis, of London, whom I have very great pleasure in seeing here to-night.
In reply he informed me that the experiments related had already been performed by Helmholtz, and in a much more perfect manner than I had done. Indeed, he said that Helmholtz had not only analysed the vowel sounds into their constituent musical elements, but had actually performed the synthesis of them.He had succeeded in producing, artificially, certain of the vowel sounds by causing tuning-forks of different pitch to vibrate simultaneously by means of an electric current. Mr. Ellis was kind enough to grant me an interview for the purpose of explaining the apparatus employed by Helmholtz in producing these extraordinary

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effects, and I spent the greater part of a delightful day with him in investigating the subject.
At that time, however, I was too slightly acquainted with the laws of electricity fully to understand the explanations given; but the interview had the effect of arousing my interest in the subjects of sound and electricity, and I did not rest until I had obtained possession of a copy of Helmholtz great work,[1] and had attempted, in a crude and imperfect manner it is true, to reproduce his results.
While reflecting upon the possibilities of the production of sound by electrical means, it struck me that the principle of vibrating a tuning-fork by the intermittent attraction of an electro-magnet might be applied to the electrical production of music.
I imagined to myself a series of tuning-forks of different pitches, arranged to vibrate automatically in the manner shown by Helmholtz, each fork interrupting at every vibration a voltaic current; and the thought occurred, Why should not the depression of a key like that of a piano direct the interrupted current from any one of these forks, through a telegraph wire, to a series of electro-magnets operating the strings of a piano or other musical instrument, in which case a person might play the tuning-fork piano in one place and the music be audible from the electromagnetic piano in a distant city ?ť
The more I reflected upon this arrangement the more feasible did it seem to me; indeed, I saw no reason why the depression of a number of keys at the tuning-fork end of the circuit should not be followed by the audible production of a full chord from the piano in the distant city, each tuning-fork affecting at the receiving end that string of the piano with which it was in unison.
At this time the interest which I felt in electricity led me to study the various systems of telegraphy in use in this country and in America. I was much struck with the simplicity of the Morse alphabet, and with the fact that it could be read by sound. Instead of having the dots and dashes recorded upon paper, the operators were in the habit of observing the duration of the click of the instruments, and in this way were enabled to distinguish by ear the various signals.

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It struck me that in a similar manner the duration of a musical note might be made to represent the dot or dash of the telegraph code, so that a person might operate one of the keys of the tuning-fork piano referred to above, and the duration of the sound proceeding from the corresponding string of the distant piano be observed by an operator stationed there.
It seemed to me that in this way a number of distinct telegraph messages might be sent simultaneously from the tuning-fork piano to the other end of the circuit, by operators each manipulating a different key of the instrument.
These messages would be read by operators stationed at the distant piano, each receiving operator listening for signals of a certain definite pitch, and ignoring all others.
In this way could be accomplished the simultaneous transmission of a number of telegraphic messages along a single wire, the number being limited only by the delicacy of the listeners ear.
The idea of increasing the carrying power of a telegraph wire in this way took complete possession of my mind, and it was this practical end that I had in view when I commenced my .In the progress of science it is universally found that complexity leads to simplicity, and in narrating the history of scientific research it is often advisable to begin at the end.In glancing back over my own researches I find it necessary to designate, by distinct names, a variety of electrical currents by means of which sounds can be produced, and I shall direct your attention to several distinct species of what may be termed telephonicť currents of electricity. In order that the peculiarities of these currents may be clearly understood, I shall ask Mr. Frost to project upon the screen a graphical illustration of the different varieties.The graphical method of representing electrical currents here shown is the best means I have been able to devise of studying in an accurate manner the effects produced by various forms of telephonic apparatus, and it has led me to the conception of that

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peculiar species of telephonic current here designated as undulatory, which has rendered feasible the artificial production of articulate speech by electrical means.
_ Fig. 1.

A horizontal line (g g´) is taken as the zero of current, and impulses of positive electricity are represented above the zero line, and negative impulses below it, or vice versâ.The vertical thickness of any electrical impulse (b or d), measured from the zero line, indicates the intensity of the electrical current at the point observed, and the horizontal extension of the electric line (b or d) indicates the duration of the impulse .
Nine varieties of telephonic currents may be distinguished, but it will only be necessary to show you six of these.
The three primary varieties designated as intermittent,ť pulsatory,ť and undulatory,ť are represented in lines 1, 2, and 3.Sub-varieties of these can be distinguished as directť or reversedť currents according as the electrical impulses are all of one kind or are alternately positive and negative.
Directť currents may still further be distinguished as positiveť or negative,ť according as the impulses are of one kind or of the other.An intermittent current is characterised by the alternate presence and absence of electricity upon the circuit; A pulsatory current results from sudden or instantaneous changes in the intensity of a continuous current; and An undulatory current is a current of electricity, the intensity of which varies in a manner proportional to the velocity of the motion of a particle of air during the production of a sound: thus the curve representing graphically the undulatory current for a simple musical tone is the curve expressive of a simple pendulous vibration”that is, a sinusoidal curve.

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Telephonic currents of electricity may be:
(written vertically in first column)
ˇ _ Intermittent _

_

_
Direct _ Positive  1 ;Positive intermittent current
Negative 2 ;Negative intermittent current
””   Reversed 3 ;Reversed intermittent current

Pulsatory

Direct

_

Positive  4

;Positive

 pulsatory current
Negative 5 ;Negative pulsatory current
””   Reversed 6 ;Reversed pulsatory current

Undulatory

Direct

_

Positive  7

;Positive

undulatory current
Negative 8 ;Negative undulatory current
””   Reversed 9 ;Reversed undulatory current


And here I may remark, that, although the conception of the undulatory current of electricity is entirely original with myself, methods of producing sound by means of intermittent and pulsatory currents have long been known. For instance, it was long since discovered that an electro-magnet gives forth a decided sound when it is suddenly magnetized or demagnetized. When the circuit upon which it is placed is rapidly made and broken, a succession of explosive noises proceeds from the magnet. These sounds produce upon the ear the effect of a musical note when the current is interrupted a sufficient number of times per second. The discovery of Galvanic Music,ť by Page,[2] in 1837, led inquirers in different parts of the world almost simultaneously to enter into the field of telephonic research; and the acoustical

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effects produced by magnetization were carefully studied by Marrian,[3] Beatson,[4] Gassiot,[5] De la Rive,[6] Matteucci,[7] Guillemin,[8] Wertheim,[9] Wartmann,[10] Janniar,[11] Joule,[12] Laborde,[13] Legat,[14] Reis,[15] Poggendorff,[16] Du Moncel,[17] Delezenne,[18] and others.[19] It should also be mentioned that Gore[20] obtained loud musical notes from mercury, accompanied by singularly beautiful crispations of the surface during the course of experiments in electrolysis; Page[21] produced musical tones from Trevelyan™s bars by the action of the galvanic current; and further it was discovered by Sullivan[22] that a current of electricity is generated by the vibration of a wire composed partly of one metal and partly of another. The current was produced so long as the wire emitted a musical note, but stopped immediately upon the cessation of the sound.

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For several years my attention was almost exclusively directed to the production of an instrument for making and breaking a voltaic circuit with extreme rapidity, to take the place of the transmitting tuning-fork used in Helmholtz researches. I will not trouble you with the description of all the various forms of apparatus that were devised, but will merely direct your attention to one of the best of them, shown in fig. 2.
In the transmitting instrument T, a steel reed a is employed, which is kept in continuous vibration by the action of an electro-magnet e and local battery. In the course of its vibration the reed strikes alternately against two fixed points m, l, and thus completes alternately a local and a main circuit. When the key K is depressed an intermittent current from the main battery B is directed to the line-wire W, and passes through the electro-magnet E of a receiving instrument R at the distant end of the circuit, and thence to the ground G. The steel reed A is placed in front of the receiving magnet, and when its normal rate of vibration is the same as the reed of the transmitting instrument it is thrown into powerful vibration, emitting a musical tone of a similar pitch to that produced by the reed of the transmitting instrument, but if it is normally of a different pitch it remains silent.

_ Fig. 2.

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_ Fig. 3.Fig. 4.Fig. 5.
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A glance at figs. 3, 4, and 5 will show the arrangement of such instruments upon a telegraphic circuit, designed to enable a number of telegraphic despatches to be transmitted simultaneously along the same wire. The transmitters and receivers that are numbered alike have the same pitch or rate of vibration. Thus the reed of T´ is in unison with the reeds T´ and R´ at all the stations upon the circuit, so that a telegraphic despatch sent by the manipulation of the key K´ at the station shown in fig. 3 will be received upon the receiving instruments K´ at all the other stations upon the circuit. Without going into details, I shall merely say that the great defects of this plan of multiple telegraphy were found to consist, firstly, in the fact that the receiving operators were required to possess a good musical ear in order to discriminate the signals; and secondly, that the signals could only pass in one direction along the line (so that two wires would be necessary in order to complete communication in both directions). The first objection was got over by employing the device which I term a vibratory circuit-breaker,ť shown in the next diagram, whereby musical signals can be automatically recorded.
_ Fig. 6.
Fig. 6 shows a receiving instrument R, with a vibratory circuit-breaker v attached.

The light spring-lever v overlaps the free end of the steel reed A, and normally closes a local circuit, in which may be placed a Morse-sounder or other telegraphic apparatus. When the reed A is thrown into vibration by the passage of a musical signal, the spring arm v is thrown upwards, opening the local circuit at the point 5. When the spring-arm v is so arranged as to have normally a much slower rate of vibration than the reed A1, the local circuit is found to remain permanently open during the vibration of A, the spring-arm v coming into contact with the point 5 only upon the cessation of the receiver™s vibration. Thus the signals produced by the vibration of the reed A

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are reproduced upon an ordinary telegraphic instrument in the local circuit.Fig. 7 shows the application of to autographic telegraphy.
_ Fig. 7.
T, T´, &c., represent the reeds of transmitting instruments of different pitch, R, R´, &c., the receivers at the distant station of corresponding pitch, and, r, r´, &c., the vibratory circuit-breakers attached to the receiving instruments, and connected with metallic bristles, 21, resting upon chemically prepared paper P. The message, or picture, to be copied, is written upon a metallic surface, F_0, with non-metallic ink, and placed upon a metallic cylinder 7, connected with the main battery B; and the chemically prepared paper P, upon which the message is to be received, is placed upon a metallic cylinder connected with the local battery B´ at the receiving station. When the cylinders at either end of the circuit are rotated in the direction of the arrows”but not necessarily at the same rate of speed”a fac simile of whatever is written or drawn upon the metallic surface F_0 appears upon the chemically prepared paper P.

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The method by means of which the musical signals may be sent simultaneously in both directions along the same circuit is shown in our next illustration, figures 8, 9, and 10. The arrangement is similar to that shown in figures 3, 4, and 5, excepting that the intermittent current from the transmitting instruments is passed through the primary wires of an induction coil, and the receiving instruments are placed in circuit with the secondary wire. In this way free earth communication is secured at either end of the circuit, and the musical signals produced by the manipulation of any key are received at all the stations upon the line. The great objection to this plan is the extreme complication of the parts and the necessity of employing local and main batteries at every station. It was also found by practical experiment that it was difficult, if not impossible, upon either of the plans here shown, to transmit simultaneously the number of musical tones that theory showed to be feasible. Mature consideration revealed the fact that this difficulty lay in the nature of the electrical current employed, and was finally obviated by the invention of the undulatory current.It is a strange fact that important inventions are often made almost simultaneously by different persons in different parts of the world, and the idea of multiple telegraphy as developed in the preceding diagrams seems to have occurred independently to no less than four other inventors in America and Europe. Even the details of the arrangements upon circuit”shown in figures 3, 4, 5, and 8, 9, 10”are extremely similar in the plans proposed by Mr. Cromwell Varley of London, Mr. Elisha Gray of Chicago, Mr. Paul La Cour of Copenhagen, and Mr. Thomas Edison of Newark, New Jersey. Into the question of priority of invention, of course, it is not my intention to go to-night.

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_ Fig. 8.Fig. 9.Fig. 10.
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That the difficulty in the use of an intermittent current may be more clearly understood, I shall ask you to accompany me in my explanation of the effect produced when two musical signals of different pitch are simultaneously directed along the same circuit. Fig. 11 shows an arrangement whereby the reeds a a´ of two transmitting instruments are caused to interrupt the current from the same battery, B. We shall suppose the musical interval between the two reeds to be a major third, in which case their vibrations are in the ratio of 4 to 5, i.e., 4 vibrations of a are made in the same time as 5 vibrations of a1. A2 and B2 represent the intermittent currents produced, 4 impulses of B2 being made in the same time as 5 impulses of A2. The line A2 + B2 represents the resultant effect upon the main line when the reeds a and a1 are simultaneously caused to make and break the same circuit, and from the illustration you will perceive that the resultant current, whilst retaining a uniform intensity, is less interrupted when both reeds are in operation than when one alone is employed. By carrying your thoughts still further you will understand that when a large number of reeds of different pitch or of different rates of vibration are simultaneously making and breaking the same circuit the resultant effect upon the main line is practically equivalent to one continuous current.
_ Fig. 11.
It will also be understood that the maximum number of musical signals that can be simultaneously directed along a single wire without conflict depends very much upon the ratio which the makeť bears to the break;ť the shorter the contact made, and the longer the break, the greater the number of signals that can be transmitted without confusion, and vice versâ. The apparatus by means of which this theoretical conclusion has been verified is here to-night, and consists of an ordinary parlour harmonium, the reeds of which are operated by wind in the usual manner. In front of each reed is arranged a metal screw, against which the reed strikes in the course of its vibration. By adjusting the screw the duration

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of the contact can be made long or short. The reeds are connected with one pole of a battery, and the screws against which they strike communicate with the line-wire, so that intermittent impulses from the battery are transmitted along the line-wire during the vibration of the reeds.
_ Fig. 12.
_ Fig. 13.
_ Fig. 14.
We now proceed to the next illustration. Without entering into the details of the calculation you will see that with a pulsatory current the effect of transmitting musical signals simultaneously is nearly equivalent to a continuous current of minimum intensity”see A2 + B2, fig. 12; but when undulatory currents are employed the effect is different”see fig. 13. The current from the battery B is thrown into waves by the inductive action of iron or steel reeds M M´, vibrated in front of electro-magnets e e´,

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placed in circuit with the battery; A2 and B2 represent the undulations caused in the current by the vibration of the magnetised bodies, and it will be seen that there are four undulations of B2 in the same time as five undulations of A2. The resultant effect upon the main line is expressed by the curve A2 + B2, which is the algebraical sum of the sinusoidal curves A2 and B2. A similar effect is produced when reversed undulatory currents are employed as shown in fig. 14, where the current is produced by the vibration of permanent magnets M M´ in front of electro-magnets (e e´), united upon a circuit without a voltaic battery. It will be understood from figs. 13 and 14 that the effect of transmitting musical signals of different pitches simultaneously along a single wire is not to obliterate the vibratory character of the current as in the case of intermittent and pulsatory currents, but to change the shapes of the electrical undulations. In fact, the effect produced upon the current is precisely analogous to the effect produced in the air by the vibration of the inducing bodies M M´. Hence it should be possible to transmit as many musical tones simultaneously through a telegraph wire as through the air. The possibility of using undulatory currents for the purposes of multiple telegraphy enabled me to dispense entirely with the complicated arrangements of the circuit shown in figs. 3, 4, 5, and 8, 9, 10, and to employ a single battery for the whole circuit, retaining only the receiving instruments formerly shown. This arrangement is represented in figs. 15, 16, and 17. Upon vibrating the steel reed of a receiver R, R´, at any station by any mechanical means, the corresponding reeds at all the other stations are thrown into vibration, reproducing the signal. By attaching the steel reeds to the poles of a powerful permanent magnet, as shown in fig. 19, the signals can be produced without the aid of a battery.

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_ Fig. 15.Fig. 16.Fig. 17.
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_ Fig. 18.[23]
I have formerly stated that Helmholtz was enabled to produce vowel sounds artificially by combining musical tones of different pitches and intensities. His apparatus is shown in fig. 18. Tuning-forks of different pitch are placed between the poles of electro-magnets (a1, a2, &c.), and are kept in continuous vibration by the action of an intermittent current from the fork b. Resonators 1, 2, 3, &c. are arranged so as to reinforce the sounds, in a greater or less degree, according as the exterior orifices are enlarged or contracted.Thus it will be seen that upon Helmholtz™s plan the tuning-forks themselves produce tones of uniform intensity, the loudness being varied by an external reinforcement; but it struck me that the same results would be obtained, and in a much more perfect manner, by causing the tuning-forks themselves to vibrate with different degrees of amplitude. I therefore devised the apparatus shown in fig. 19, which was my first form of articulating telephone. In this figure a harp of steel rods is employed attached to the poles of a permanent magnet N.S. When any one of the rods is thrown into vibration an undulatory current is produced in the coils of the electro-magnet E, and the

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electro-magnet E´ attracts the rods of the harp H´ with a varying force, throwing into vibration that rod which is in unison with that vibrated at the other end of the circuit. Not only so, but the amplitude of vibration in the one will determine the amplitude of vibration in the other, for the intensity of the induced current is determined by the amplitude of the inducing vibration, and the amplitude of the vibration at the receiving end depends upon the intensity of the attractive impulses. When we sing into a piano, certain of the strings of the instrument are set in vibration sympathetically by the action of the voice with different degrees of amplitude, and a sound, which is an approximation to the vowel uttered, is produced from the piano. Theory shows, that, had the piano a very much larger number of strings to the octave, the vowel sounds would be perfectly reproduced. My idea of the action of the apparatus, shown in fig. 19, was this: Utter a sound in the neighbourhood of the harp H, and certain of the rods would be thrown into vibration with different amplitudes. At the other end of the circuit the corresponding rods of the harp H´ would vibrate with their proper relations of force, and the timbre of the sound would be reproduced. The expense of constructing such an apparatus as that shown in fig. 19 deterred me from making the attempt, and I sought to simplify the apparatus before venturing to have it made.
_ Fig. 19.
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_ Fig. 20.
I have before alluded to the invention by my father of a system of physiological symbols for representing the action of the vocal organs, and I had been invited by the Boston Board of Education to conduct a series of experiments with the system in the Boston school for the deaf and dumb. It is well known that deaf mutes are dumb merely because they are deaf, and that there is no defect in their vocal organs to incapacitate them from utterance. Hence it was thought that my father™s system of pictorial symbols, popularly known as visible speech, might prove a means whereby we could teach the deaf and dumb to use their vocal organs and to speak. The great success of these experiments urged upon me the advisability of devising methods of exhibiting the vibrations of sound optically, for use in teaching the deaf and dumb. For some time I carried on experiments with the manometric capsule of Koenig, and with the phonautograph of LĂ©on Scott. The scientific apparatus in the Institute of Technology in Boston was freely placed at my disposal for these experiments, and it happened that at that time a student of the Institute of Technology, Mr. Maurey, had invented an improvement upon the phonautograph. He had succeeded in vibrating by the voice a stylus of wood about a foot in length which was attached to the membrane of the phonautograph, and in this way he had been enabled to obtain enlarged tracings upon a plane surface of smoked glass. With this apparatus I succeeded in producing very beautiful tracings of the vibrations of the air for vowel sounds. Some of these tracings are

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shown in fig. 20. I was much struck with this improved form of apparatus, and it occurred to me that there was a remarkable likeness between the manner in which this piece of wood was vibrated by the membrane of the phonautograph and the manner in which the ossiculæ of the human ear were moved by the tympanic membrane. I determined therefore to construct a phonautograph modelled still more closely upon the mechanism of the human ear, and for this purpose I sought the assistance of a distinguished aurist in Boston, Dr. Clarence J. Blake. He suggested the use of the human ear itself as a phonautograph, instead of making an artificial imitation of it. The idea was novel and struck me accordingly, and I requested my friend to prepare a specimen for me, which he did. The apparatus, as finally constructed, is shown in fig. 21. The stapes was removed and a stylus of hay about an inch in length was attached to the end of the incus. Upon moistening the membrana-tympani and the ossiculæ with a mixture of glycerine and water, the necessary mobility of the parts was obtained; and upon singing into the external artificial ear the stylus of hay was thrown

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into vibration, and tracings were obtained upon a plane surface of smoked glass passed rapidly underneath. While engaged in these experiments I was struck with the remarkable disproportion in weight between the membrane and the bones that were vibrated by it. It occurred to me that if a membrane as thin as tissue paper could control the vibration of bones that were, compared to it, of immense size and weight, why should not a larger and thicker membrane be able to vibrate a piece of iron in front of an electro-magnet, in which case the complication of steel rods shown in my first form of telephone, fig. 19, could be done away with, and a simple piece of iron attached to a membrane be placed at either end of the telegraphic circuit.
_ Fig. 21.
_ Fig. 22.
_ Fig. 23.
Fig. 22

shows the form of apparatus that I was then employing for producing undulatory currents of electricity for the purposes of multiple telegraphy. A steel reed A was clamped firmly by one extremity to the uncovered leg h of an electro-magnet E, and the free end of the reed projected above the covered leg. When the reed A was vibrated in any mechanical way, the battery current was thrown into waves, and electrical undulations traversed the circuit B E W E´, throwing into vibration the corresponding reed A´ at the other end of the circuit. I immediately proceeded to put my new idea to the test of practical experiment, and for this purpose I attached the reed A (fig. 23) loosely by one extremity to the uncovered pole h of the magnet, and

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fastened the other extremity to the centre of a stretched membrane of goldbeaters™ skin n. I presumed that upon speaking in the neighbourhood of the membrane n it would be thrown into vibration and cause the steel reed A to move in a similar manner, occasioning undulations in the electrical current that would correspond to the changes in the density of the air during the production of the sound; and I further thought that the change of the intensity of the current at the receiving end would cause the magnet there to attract the reed A´ in such a manner that it should copy the motion of the reed A, in which case its movements would occasion a sound from the membrane n´ similar in timbre to that which had occasioned the original vibration.
_ Fig. 24.
The results, however, were unsatisfactory and discouraging. My friend Mr. Thomas A. Watson, who assisted me in this first experiment, declared that he heard a faint sound proceed from the telephone at his end of the circuit, but I was unable to verify his assertion. After many experiments attended by the same only partially-successful results, I determined to reduce the size and weight of the spring as much as possible. For this purpose I glued a piece of clock spring, about the size and shape of my thumbnail, firmly to the centre of the diaphragm, and had a similar instrument at the other end (fig. 24); we were then enabled to obtain distinctly audible effects. I remember an experiment made with this telephone, which at the time gave me great satisfaction and delight. One of the telephones was placed in my lecture-room in the Boston University, and the other in the basement of the adjoining building. One of my students repaired to the distant telephone to observe the effects of articulate speech, while I uttered the sentence, Do you understand what I say?ť into the telephone placed

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in the lecture-hall. To my delight an answer was returned through the instrument itself, articulate sounds proceeded from the steel spring attached to the membrane, and I heard the sentence, Yes, I understand you perfectly.ť It is a mistake, however, to suppose that the articulation was by any means perfect, and expectancy no doubt had a great deal to do with my recognition of the sentence; still, the articulation was there, and I recognised the fact that the indistinctness was entirely due to the imperfection of the instrument. I will not trouble you by detailing the various stages through which the apparatus passed, but shall merely say that after a time I produced the form of instrument shown in fig. 25, which served very well as a receiving telephone. In this condition my invention was exhibited at the Centennial Exhibition in Philadelphia. The telephone shown in fig. 24 was used as a transmitting instrument, and that in fig. 25 as a receiver, so that vocal communication was only established in one direction.
_ Fig. 25.
Another form of transmitting telephone exhibited in Philadelphia intended for use with the receiving telephone (fig. 25) is represented by fig. 26.A platinum wire attached to a stretched membrane completed a voltaic circuit by dipping into water. Upon speaking to the membrane, articulate sounds proceeded from the telephone in the distant room. The sounds produced by the telephone became louder when dilute sulphuric acid, or a saturated solution of salt, was substituted for the water. Audible effects were also produced by the vibration of plumbago in mercury, in a solution of bichromate of potash, in salt and water, in dilute sulphuric acid, and in pure water.The articulation produced from the instrument shown in fig. 25 was remarkably distinct, but its great defect consisted in the fact that it

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could not be used as a transmitting instrument, and thus two telephones were required at each station, one for transmitting and one for receiving spoken messages.
_ Fig. 26.
It was determined to vary the construction of the telephone shown in fig. 24, and I sought by changing the size and tension of the membrane, the diameter and thickness of the steel spring, the size and power of the magnet, and the coils of insulated wire around their poles, to discover empirically the exact effect of each element of the combination, and thus to deduce a more perfect form of apparatus. It was found that a marked increase in the loudness of the sounds resulted from shortening the length of the coils of wire, and by enlarging the iron diaphragm which was glued to the membrane. In the latter case, also, the distinctness of the articulation was improved. Finally, the membrane of goldbeaters™ skin was discarded entirely, and a simple iron plate was used instead, and at once intelligible articulation was obtained. The new form of instrument is that shown in fig. 27, and, as had been long anticipated, it was proved that the only use of the battery was to magnetize the iron core of the magnet, for the effects were equally audible when the battery was omitted and a rod of magnetized steel substituted for the iron core of the magnet.

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It was my original intention, as shown in fig. 19, and it was always claimed by me, that the final form of telephone would be operated by permanent magnets in place of batteries, and numerous experiments had been carried on by Mr. Watson and myself privately for the purpose of producing this effect.
_ Fig. 27.
At the time the instruments were first exhibited in public the results obtained with permanent magnets were not nearly so striking as when a voltaic battery was employed, wherefore we thought it best to exhibit only the latter form of instrument.The interest excited by the first published accounts of the operation of the telephone led many persons to investigate the subject, and I doubt not that numbers of experimenters have independently discovered that permanent magnets might be employed instead of voltaic batteries. Indeed one gentleman, Professor Dolbear, of Tufts College, not only claims to have discovered the magneto-electric telephone, but I understand charges me with having obtained the idea from him through the medium of a mutual friend.
_ Fig. 28.
A still more powerful form of apparatus was constructed by using a powerful compound horse-shoe magnet in place of the straight rod which

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had been previously used (see fig. 28). Indeed the sounds produced by means of this instrument were of sufficient loudness to be faintly audible to a large audience, and in this condition the instrument was exhibited in the Essex Institute, in Salem, Massachusetts, on the 12th Feb. 1877, on which occasion a short speech shouted into a similar telephone in Boston, sixteen miles away, was heard by the audience in Salem. The tones of the speaker™s voice were distinctly audible to an audience of 600 people, but the articulation was only distinct at a distance of about 6 feet. On the same occasion, also, a report of the lecture was transmitted by word of mouth from Salem to Boston, and published in the papers the next morning.
_ Fig. 29.
From the form of telephone shown in fig. 27 to the present form of the instrument (fig. 29) is but a step. It is in fact the arrangement of fig. 27 in a portable form, the magnet F H being placed inside the handle and a more convenient form of mouthpiece provided. The arrangement of these instruments upon a telegraphic circuit is shown in fig. 30.
_ Fig. 30.
And here I wish to express my indebtedness to several scientific friends in America for their co-operation and assistance. I would

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specially mention Professor Peirce and Professor Blake, of Brown University, Dr. Channing, Mr. Clarke, and Mr. Jones. In Providence, Rhode Island, these gentlemen have been carrying on together experiments seeking to perfect the form of apparatus required, and I am happy to record the fact that they communicated to me each new discovery as it was made, and every new step in their investigations. It was, of course, almost inevitable that these gentlemen should retrace much of the ground that had been gone over by me, and so it has happened that many of their discoveries had been anticipated by my own researches; still, the very honourable way in which they from time to time placed before me the results of their discoveries entitles them to my warmest thanks and to my highest esteem. It was always my belief that a certain ratio would be found between the several parts of a telephone, and that the size of the instrument was immaterial; but Professor Peirce was the first to demonstrate the extreme smallness of the magnets which might be employed. And here, in order to show the parallel lines in which we were working, I may mention the fact that two or three days after I had constructed a telephone of the portable form (fig. 29), containing the magnet inside the handle, Dr. Channing was kind enough to send me a pair of telephones of a similar pattern, which had been invented by the Providence experimenters. The convenient form of mouthpiece shown in fig. 29, now adopted by me, was invented solely by my friend Professor Peirce. I must also express my obligations to my friend and associate, Mr. Thomas A. Watson, of Salem, Massachusetts, who has for two years past given me his personal assistance in carrying on my researches.In pursuing my investigations I have ever had one end in view, the practical improvement of electric telegraphy; but I have come across many facts which, while having no direct bearing upon the subject of telegraphy, may yet possess an interest for you.[24]For instance, I have found that a musical tone proceeds from a piece of plumbago or retort-carbon when an intermittent current of electricity is

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passed through it, and I have observed the most curious audible effects produced by the passage of reversed intermittent currents through the human body. A rheotome was placed in circuit with the primary wires of an induction coil, and the fine wires were connected with two strips of brass. One of these strips was held closely against the ear, and a loud sound proceeded from it whenever the other slip was touched with the other hand. The strips of brass were next held one in each hand. The induced currents occasioned a muscular tremor in the fingers. Upon placing my forefinger to my ear a loud crackling noise was audible, seemingly proceeding from the finger itself. A friend who was present placed my finger to his ear, but heard nothing. I requested him to hold the strips himself. He was then distinctly conscious of a noise (which I was unable to perceive) proceeding from his finger. In this case a portion of the induced currents passed through the head of the observer when he placed his ear against his own finger: and it is possible that the sound was occasioned by a vibration of the surfaces of the ear and finger in contact.When two persons receive a shock from a Ruhmkorff™s coil by clasping hands, each taking hold of one wire of the coil with the free hand, a sound proceeds from the clasped hands. The effect is not produced when the hands are moist. When either of the two touches the body of the other a loud sound comes from the parts in contact. When the arm of one is placed against the arm of the other, the noise produced can be heard at a distance of several feet. In all these cases a slight shock is experienced so long as the contact is preserved. The introduction of a piece of paper between the parts in contact does not materially interfere with the production of the sounds, but the unpleasant effects of the shock are avoided.When an intermittent current from a Ruhmkorff™s coil is passed through the arms a musical note can be perceived when the ear is closely applied to the arm of the person experimented upon. The sound seems to proceed from the muscles of the fore-arm and from the biceps muscle. Mr. Elisha Gray[25] has also produced audible effects by the passage of electricity through the human body.

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An extremely loud musical note is occasioned by the spark of a Ruhmkorff™s coil when the primary circuit is made and broken with sufficient rapidity; when two rheotomes of different pitch are caused simultaneously to open and close the primary circuit a double tone proceeds from the spark.A curious discovery, which may be of interest to you, has been made by Professor Blake. He constructed a telephone in which a rod of soft iron, about six feet in length, was used instead of a permanent magnet. A friend sang a continuous musical tone into the mouthpiece of a telephone, like that shown in fig. 29, which was connected with the soft iron instrument alluded to above. It was found that the loudness of the sound produced in this telephone varied with the direction in which the iron rod was held, and that the maximum effect was produced when the rod was in the position of the dipping-needle. This curious discovery of Professor Blake has been verified by myself.When a telephone is placed in circuit with a telegraph line, the telephone is found seemingly to emit sounds on its own account. The most extraordinary noises are often produced, the causes of which are at present very obscure. One class of sounds is produced by the inductive influence of neighbouring wires and by leakage from them, the signals of the Morse alphabet passing over neighbouring wires being audible in the telephone, and another class can be traced to earth currents upon the wire, a curious modification of this sound revealing the presence of defective joints in the wire.Professor Blake informs me that he has been able to use the railroad track for conversational purposes in place of a telegraph wire, and he further states that when only one telephone was connected with the track the sounds of Morse operating were distinctly audible in the telephone, although the nearest telegraph-wires were at least forty feet distant.Professor Peirce has observed the most curious sounds produced from a telephone in connection with a telegraph wire during the aurora borealis; and I have just heard of a curious phenomenon lately observed by Dr. Channing. In the city of Providence, Rhode Island, there is an

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overhouse wire about one mile in extent with a telephone at either end. On one occasion the sound of music and singing was faintly audible in one of the telephones. It seemed as if some one were practising vocal music with a pianoforte accompaniment. The natural supposition was that experiments were being made with the telephone at the other end of the circuit, but upon inquiry this proved not to have been the case. Attention having thus been directed to the phenomenon, a watch was kept upon the instruments, and upon a subsequent occasion the same fact was observed at both ends of the line by Dr. Channing and his friends. It was proved that the sounds continued for about two hours, and usually commenced about the same time. A searching examination of the line disclosed nothing abnormal in its condition, and I am unable to give you any explanation of this curious phenomenon. Dr. Channing has, however, addressed a letter upon the subject to the editor of one of the Providence papers, giving the names of such songs as were recognised, with full details of the observations, in the hope that publicity may lead to the discovery of the performer, and thus afford a solution of the mystery.My friend Mr. Frederick A. Gower communicated to me a curious observation made by him regarding the slight earth connection required to establish a circuit for the telephone, and together we carried on a series of experiments with rather startling results. We took a couple of telephones and an insulated wire about 100 yards in length into a garden, and were enabled to carry on conversation with the greatest ease when we held in our hands what should have been the earth wire, so that the connection with the ground was formed at either end through our bodies, our feet being clothed with cotton socks and leather boots. The day was fine, and the grass upon which we stood was seemingly perfectly dry. Upon standing upon a gravel walk the vocal sounds, though much diminished, were still perfectly intelligible, and the same result occurred when standing upon a brick wall one foot in height, but no sound was audible when one of us stood upon a block of freestone.One experiment which we made is so very interesting that I must speak of it in detail. Mr. Gower made earth connection at his end of the line by standing upon a grass plot, whilst at the other end of the line I

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stood upon a wooden board. I requested Mr. Gower to sing a continuous musical note, and to my surprise the sound was very distinctly audible from the telephone in my hand. Upon examining my feet I discovered that a single blade of grass was bent over the edge of the board, and that my foot touched it. The removal of this blade of grass was followed by the cessation of the sound from the telephone, and I found that the moment I touched with the toe of my boot a blade of grass or the petal of a daisy the sound was again audible.The question will naturally arise, Through what length of wire can the telephone be used? In reply to this I may say that the maximum amount of resistance through which the undulatory current will pass, and yet retain sufficient force to produce an audible sound at the distant end, has yet to be determined; no difficulty has, however, been experienced in laboratory experiments in conversing through a resistance of 60,000 ohms, which has been the maximum at my disposal. On one occasion, not having a rheostat at hand, I may mention having passed the current through the bodies of sixteen persons, who stood hand in hand. The longest length of real telegraph line through which I have attempted to converse has been about 250 miles. On this occasion no difficulty was experienced so long as parallel lines were not in operation. Sunday was chosen as the day on which it was probable other circuits would be at rest. Conversation was carried on between myself, in New York, and Mr. Thomas A. Watson, in Boston, until the opening of business upon the other wires. When this happened the vocal sounds were very much diminished, but still audible. It seemed, indeed, like talking through a storm. Conversation though possible could be carried on with difficulty, owing to the distracting nature of the interfering currents.I am informed by my friend Mr. Preece that conversation has been successfully carried on through a submarine cable, sixty miles in length, extending from Dartmouth to the Island of Guernsey, by means of hand telephones similar to that shown in fig. 30.

Footnotes:
[1] Helmholtz. Die Lehre von dem Tonempfindungen. (English Translation by Alexander J. Ellis, Theory of Tone.)
[2] C. G. Page. The Production of Galvanic Music.ť Silliman™s Journ. 1837, xxxii. p. 396; Silliman™s Journ. July, 1837, p. 354; Silliman™s Journ. 1838, xxxiii. p. 118; Bibl. Univ. (new series), 1839, ii. p. 398.
[3] J. P. Marrian. Phil. Mag. xxv. p. 382; Inst. 1845, p. 20; Arch. de l™Ă‰lectr. v. p. 195.
[4] W. Beatson. Arch. de l™Ă‰lectr. v. p. 197; Arch. de Sc. Phys. et Nat. (2d series), ii. p. 113.
[5] Gassiot. See Treatise on Electricity,ť by De la Rive, i. p. 300.
[6] De la Rive. Treatise on Electricity, i. p. 300; Phil. Mag. xxxv. p. 422; Arch. de l™Ă‰lectr. v. p. 200; Inst. 1846, p. 83; Comptes Rendus, xx. p. 1287; Comp. Rend. xxii. p. 432; Pogg. Ann. lxxvi. p. 637; Ann. de Chim. et de Phys. xxvi. p. 158.
[7] Matteucci. Inst. 1845, p. 315; Arch, de l™Ă‰lectr. v. 389.
[8] Guillemin. Comp. Rend. xxii. p. 264; Inst. 1846, p. 30; Arch. d. Sc. Phys. (2d series), i. p. 191.
[9] G. Wertheim. Comp. Rend. xxii. pp. 336, 544; Inst. 1846, pp. 65, 100; Pogg. Ann. lxviii. p. 140; Comp. Rend. xxvi. p. 505; Inst. 1848, p. 142; Ann. de Chim. et de Phys., xxiii. p. 302; Arch. d. Sc. Phys. et Nat. viii. p. 206; Pogg. Ann. lxxvii. p. 43; Berl. Ber. iv. p. 121.
[10] Elie Wartmann. Comp. Rend. xxii. p. 544; Phil. Mag. (3d series), xxviii. p. 544; Arch. d. Sc. Phys. et Nat. (2d series), i. p. 419; Inst. 1846, p. 290; Monatscher. d. Berl. Akad. 1846, p. 111.
[11] Janniar. Comp. Rend, xxiii. p. 319; Inst. 1846, p. 269; Arch. d. Sc. Phys. et Nat. (2d. series), ii. p. 394.
[12] J. P. Joule. Phil. Mag. xxv. pp. 76, 225; Berl. Ber. iii. p. 489.
[13] Laborde. Comp. Rend. l. p. 692; Cosmos, xvii. p. 514.
[14] Legat. Brix. Z. S. ix. p. 125.
[15] Reis. TĂ©lĂ©phonie.ť Polytechnic Journ. clxviii. p. 185; Böttger™s Notizbl. 1863, No. 6.
[16] J. C. Poggendorff. Pogg. Ann. xcviii. p. 192; Berliner Monatsber. 1856, p. 133; Cosmos, ix. p. 49; Berl. Ber. xii. p. 241; Pogg. Ann. lxxxvii. p. 139.
[17] Du Moncel. Exposé, ii. p. 125; also, iii. p. 83.
[18] Delezenne. Sound produced by Magnetization,ť Bibl. Univ. (new series), 1841, xvi. p. 406.
[19] See London Journ. xxxii. p. 402; Polytechnic Journ. ex. p. 16; Cosmos, iv. p. 43; Glösener”TraitĂ© gĂ©nĂ©ral, &c. p. 350; Dove.-Repert. vi. p. 58; Pogg. Ann. xliii. p. 411; Berl. Ber. i. p. 144; Arch. d. Sc. Phys. et Nat. xvi. p. 406; Kuhn™s Encyclopædia der Physik, pp. 1014-1021.
[20] Gore. Proceedings of Royal Society, xii. p. 217.
[21] C. G. Page. Vibration of Trevelyan™s bars by the galvanic current.ť Silliman™s Journal, 1850, ix. pp. 105-108.
[22] Sullivan. Currents of Electricity produced by the vibration of Metals,ť Phil. Mag. 1845, p. 261; Arch. de l™Ă‰lectr. x. p. 480.
[23] The full description of this figure will be found in Mr. Alexander J. Ellis™s translation of Helmholtz™s work, Theory of Tone.ť
[24] See Researches in Telephony.”Trans. of American Acad. of Arts and Sciences, vol. xii. p. 1.
[25] Elisha Gray. Eng. Pat. Spec. No. 2646, Aug. 1874.