II.1.1.4 Du 19e siècle à nos jours : avancées techniques et analyse des vibrations
Les bases théoriques ayant été jetées, le 19e siècle est celui des développements techniques d'une part, du retour des recherches théoriques concernant le rapport phénomènes – perceptions d'autre part.
Tout d'abord, des mesures de plus en plus précises de la vitesse du son sont réalisées. On peut citer en Europe les mesures de Arago, Prony et Gay-Lussac le 21 juin 1882 en France ou celles de Régnault autour de 1860 dans les égouts de Paris. Un peu avant (en 1842), Doppler avait découvert l'effet qui porte son nom et qui allait par la suite être appliqué à d'autres domaines ondulatoires. C'est aussi l'époque où l'on cherche à visualiser ce qu'il se passe dans le milieu. C'est Koenig (1832-1901) le premier qui propose en 1862 la capsule manométrique : les compressions et décompressions de l'air sont observables grâce à une petite flamme qui s'allonge plus ou moins selon l'état de compression. Le dispositif en coupe est décrit très schématiquement sur la figure II.1-1a) ci-dessous :
Adjoint à des miroirs tournants ce système rendait compte au cours du temps de la vibration du milieu à l'endroit où l'on disposait le pavillon (figure II.1-1b)). Cet astucieux système est resté utilisé très longtemps (jusqu'au début du 20e siècle).
D'un point de vue mathématique, Fourrier (1768-1830) publie en 1822 ses travaux sur la "décomposition en série trigonométrique". Applicables à de nombreux domaines, ses résultats sont très vite utilisés pour analyser les vibrations et le lien avec les sons que nous percevons. Helmholtz (1853-1877), de formation physiologiste, exploita les conclusions de Fourrier en mettant en particulier en évidence que la hauteur perçue correspond à la fréquence fondamentale. Pour analyser les sons complexes, il met au point les fameux résonateurs qui portent son nom. Citons aussi dans ce domaine les travaux précédents de Savart (1791-1841) et du musicien Rameau (1683-1764) qui contribuèrent au nouvel intérêt pour les perceptions. En guise de conclusion de ce siècle riche en découverte pour l'acoustique, Lord Rayleigh (1842-1919) laisse une synthèse complète de l'état des connaissances de l'époque sur le sujet dans sa Théorie du son en 1877 et 1885 (2 tomes).
Au 20e siècle, avec le développement de l'électricité apparaît une nouvelle sous-discipline, l'électroacoustique, qui allait permettre des progrès considérables dans la maîtrise de la production et de la réception sonore. Le microphone et le haut-parleur apparaissent à la fin du 19e siècle avec l'invention du téléphone par Bell en 1877.
Ce siècle voit aussi le développement important des recherches sur les relations entre physique et musique. Celles-ci gardent une belle vitalité et ce qu'il est convenu d'appeler aujourd'hui l'acoustique musicale est un domaine très actif (L'IRCAM5 a été créé en 1970), notamment du fait de l'usage de l'informatique dans la création et l'analyse des sons. L'informatique musicale est aujourd'hui un domaine de recherche à part entière (pour ne citer qu'un de ses fondateurs, J.-C. Risset a reçu en 1999 la médaille d'or du CNRS). Les recherches en acoustique architecturale connaissent également un essor important dès le début du siècle. Toutes ces avancées s'accompagnent de l'émergence des nouvelles disciplines acoustiques qui se développent au 20e siècle (cf. § I.1.2.).