Тема: Звук. Физические и психофизические характеристики звука. Закон Вебера-Фехнера. Органы слуха. Элементы биофизики слуха. Звук - это колебания в какой - либо упругой среде: воздухе, воде, земной коре. Излучают звук вибрирующие тела: струны, камертоны, голосовые связки. Слои повышенного и пониженного давления разбегаются друг за другом в воздухе во все стороны от колеблющегося тела и образуют звуковую волну. Зависимость между смещением s точки, ее координатой х и временем t, выраженная в дифференциальной форме, называется волновым уравнением: Уравнение плоской волны: S = A cos (t – x / v).

Длиной волны называют расстояние между двумя точками, фазы которых в один и тот же момент времени отличаются на 2. она равна расстоянию, пройденному волной за период колебания: Длиной волны называют расстояние между двумя точками, фазы которых в один и тот же момент времени отличаются на 2. она равна расстоянию, пройденному волной за период колебания: = T v. = T v. Физическая величина, определяемая числом колебаний в единицу времени, называется частотой. Измеряется частота в герцах. 1 Гц - частота, при которой за время 1 с происходит одно колебание. Физическая величина, определяемая числом колебаний в единицу времени, называется частотой. Измеряется частота в герцах. 1 Гц - частота, при которой за время 1 с происходит одно колебание. Принято различать следующие звуки: Принято различать следующие звуки: 1) тоны, или музы­кальные звуки; 1) тоны, или музы­кальные звуки; 2) шумы; 2) шумы; 3) звуковые удары. 3) звуковые удары. Тон – это звук, являющийся периодическим процессом. Тон – это звук, являющийся периодическим процессом. Шум – это звук, отличающийся сложной, неповторяю­щейся временной зависимостью. Шум – это звук, отличающийся сложной, неповторяю­щейся временной зависимостью. Звуковой удар это кратко­временное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т.п. Звуковой удар это кратко­временное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т.п. Энергетической характеристикой звука является интенсивность. Энергетической характеристикой звука является интенсивность.

Нормальное человеческое ухо воспринимает довольно широкий диапазон интенсивностей звука: Нормальное человеческое ухо воспринимает довольно широкий диапазон интенсивностей звука: так, на частоте 1 к Гц от I o = Вт/м 2 (порог слышимости) так, на частоте 1 к Гц от I o = Вт/м 2 (порог слышимости) до I мах = 10 Вт/м 2 (порог болевого ощущения). до I мах = 10 Вт/м 2 (порог болевого ощущения). Значение I 0 принимают за начальный уровень шкалы, любую другую интенсивность I выражают через десятичный логарифм ее отношения к I 0 : Значение I 0 принимают за начальный уровень шкалы, любую другую интенсивность I выражают через десятичный логарифм ее отношения к I 0 : Логарифм отношения двух интенсивностей выражается в белах (Б). Логарифм отношения двух интенсивностей выражается в белах (Б). Характеристики слухового ощущения: Характеристики слухового ощущения: Высота - субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона. Высота - субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона. Тембр звука - определяется спектральным составом. Тембр звука - определяется спектральным составом. Громкость - субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения. Громкость - субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения. Психофизический закон Вебера – Фехнера: Психофизический закон Вебера – Фехнера: Если согласно этому закону увеличивать раздражение в геометрической прогрессии, то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии. Если согласно этому закону увеличивать раздражение в геометрической прогрессии, то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии.

Математически - громкость звука пропорциональна логарифму интенсивности звука. Если действуют два звуковых раздражения с интенсивностями I и I 0, причем I 0 - порог слышимости, то на основании закона Вебера - Фехнера громкость относительно него будет следующим образом связана с интенсивностями: Математически - громкость звука пропорциональна логарифму интенсивности звука. Если действуют два звуковых раздражения с интенсивностями I и I 0, причем I 0 - порог слышимости, то на основании закона Вебера - Фехнера громкость относительно него будет следующим образом связана с интенсивностями: где к некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности. где к некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности. Нижняя кривая соответствует интенсивностям самых слабых слышимых звуков - порогу слышимости; для всех частот Е ф = 0, для 1 к Гц интенсивность звука I о = 1 п Вт/м 2.

Представления о различных по характеру звуках, их физические характеристики Таблица Представления о различных по характеру звуках, их физические характеристики Таблица Примерный характер звука Интенсив ность звука, Вт/м 2 Звуковое давление, Па Уровень интенсивности звука относительно порога слышимости, дБ (или уровень громкости звука для частоты 1 к Гц, фон) Порог слышимости , Сердечные тоны через стетоскоп , Шепот , , Разговор тихий » нормальный » громкий ,002 0,0064 0, Шум на оживленной улице ,06470 Крик ,280 Шум в поезде метро ,6490 мотоцикла (максимальный) двигателя самолета ,4110 То же, вблизи 10° Порог болевого ощущения

Физические основы устройства аппарата слуха человека Органы слухового аппарата человека: 1 - наружный слуховой проход; 2 - височная кость; 3 - наковальня, молоточек, стремя; 4 - улитка; 5 - евстахиева труба; 6 - барабанная перепонка. В органе слуха различают наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо - это ушная раковина и начало слухового прохода до барабанной перепонки. Область среднего уха: полость, заполненная воздухом, и три слуховые косточки Внутреннее ухо (лабиринт) - это полость, свернутая улиткой и наполненная жидкостью.