Voici un premier type d'illusion que nous appellerons  illusions sonores. Il concerne toutes les illusions en général mais nous ne traiterons dans cette partie que les illusions qui n'ont pas d'aspect musical ou vocal. Nous vous présentons deux illusions: l'effet Doppler et les acouphènes.

L'effet Doppler :

     Nous avons tous déjà entendu passer une ambulance près de nous. Lorsqu'elle s'approche, sa sirène nous semble devenir de plus en plus aiguë, et lorsqu'elle s'éloigne, nous constatons le phénomène inverse. Pour comprendre ce phénomène, quelques rappels en physique sur le son peuvent être nécessaire.    

     Un son est une sensation auditive due à une vibration acoustique. Chez l'Homme, la sensibilité au son, ou audition, correspond aux vibrations qui atteignent l'oreille interne. Physiquement, le son est un phénomène périodique produit par la vibration très rapide d'un objet. 

L'onde sonore est une onde de compression-décompression, c'est-à-dire que l'onde va "comprimer" et "décomprimer" l'air sans modifier le milieu dans lequel elle se déplace. Après passage de l'onde l'air retrouve son état d'immobilité. Ces perturbations se déplacent sans se déformer, à la vitesse d'environ 300 mètres par seconde.     

              représentation graphique de l'onde sonore sinusoïdale (donc d'un son pur), 
de son amplitude et de la longueur d'onde  

L'intensité du son est liée à l'amplitude de l'onde sonore correspondante, où l'amplitude représente en fait l'écart maximal d'une grandeur. Elle distingue un son fort d'un son faible : c'est ce qu'on appelle alors le volume. L'intensité est d'autant plus grande que l'amplitude de la vibration sonore est plus grande.

Si un son nous paraît plus aigu qu'un autre, c'est parce que la vibration de l'air est plus rapide. C'est ce qu'on appelle la fréquence d'un son. La fréquence de l'onde sonore correspond à une mesure du nombre d'ondes qui passent par seconde en un point donné, c'est-à-dire le nombre de fois où le phénomène se reproduit en une seconde. Ainsi on parle habituellement des fréquences en termes de cycles par secondes. 
La fréquence d'un son grave est donc plus faible que la fréquence d'un son aigu.

                                                                                         représentation graphique de 2 différentes fréquences: celle de gauche est plus faible elle correspond donc à un son plutôt grave alors que celle de droite est haute, elle correspond à un son aigu   

Observons à présent l'illusion de "l'ambulance":

(ambulance passant à côté d'une personne arrêtée)

si vous ne voyez pas l'animation, téléchargez le plugin Java ici

(Cette animation est très schématique mais elle permet de bien comprendre le phénomène constaté.)  

Les fronts d'ondes sont les "moments" où l'air est comprimé. La fréquence de la sirène de l'ambulance est le nombre de fronts d'ondes que la personne perçoit par seconde. Lorsque l'ambulance est à l'arrêt et que la personne est immobile, la fréquence de l'onde sonore émise par l'ambulance que perçoit la personne est constante, c'est-à-dire que le son reste le même. 

Or, si on se place du point de vue de la personne, on remarque bien sur l'animation que plus l'ambulance se rapproche, plus l'espacement entre chaque front d'onde (la longueur d'onde) perçu diminue donc la fréquence de l'onde sonore émise par l'ambulance augmente: il y a plus de mise en mouvement des molécules d'air en une seconde, ce qui se traduit par la perception d'un son plus aigu par l'auditeur.
A l'inverse, toujours en se positionnant au niveau de l'auditeur, lorsque l'ambulance s'éloigne on constate  que l'espacement entre chaque front d'onde augmente: la longueur d'onde augmente . La fréquence du son émis alors par l'ambulance est de plus en plus petite: il y a moins de mise en mouvement des molécules d'air donc le son paraît plus grave à l'auditeur.    

Nous pouvons constater un phénomène semblable en entendant le moteur d'une voiture de course passer devant nous.      

	1	2	3

Les différents cercles représentent les fronts d'onde sonore émis par la voiture (presque au centre de l'image). La longueur de l'onde émise par la voiture est constante, or on remarque qu'en fonction du positionnement des personnes, les longueurs d'ondes qu'eux perçoivent simultanément sont différentes. 

La personne en 1 perçoit des ondes de fréquence supérieure à la personne en 2 qui elle même perçoit des ondes de fréquence plus élevée que la personne en 3. Les trois personnes entendent donc le son émis par la voiture de trois manières différentes: la personne en 1 perçoit  un son aigu, la personne en 2 un son plus grave et la personne en 3 encore plus grave.                  

     En réalité (dans les deux cas précédents) le son émis par la source sonore est toujours le même, la longueur d'onde est constante donc la fréquence est inchangée, cependant l'illusion est créée par le mouvement de cette source sonore. Ce phénomène est appelé l'effet Doppler.