Передача и восприятие звуковых колебаний
Когда ушная раковина собирает звуковые волны, они отражаются в ее складках, затем проникают в наружное слуховое отверстие и ударяются о барабанную перепонку вызывая ее колебания. Эта перепонка начинает колебаться с определенной частотой и высотой. Цепь из косточек среднего уха усиливает это колебательное движение и передает его через мембрану овального окна на перилимфу и эндолимфу улитки внутреннего уха. Эти колебания приводят в движение основную мембрану, где расположен кортиев орган. При этом волоски рецепторных клеток касаются покровной мембраны, изгибаются и деформируются и благодаря этому в рецепторах возникает возбуждение, которое передается волокнам слухового нерва. Здесь механическая энергия звуковых волн превращается в электрическую энергию благодаря тому, что волокна слухового нерва возбуждают спиральный орган, расположенный в улитке, и передают слуховое ощущение в височную зону коры больших полушарий. В слуховой зоне коры мозга нервные импульсы трансформируются в слуховые ощущения.
ПСИХОФИЗИКА СЛУХА
1. Громкость (сила) звука зависит от амплитуды (высоты) колебаний в звуковой волне.
За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона).
Громкость звука равна 1Б.
На практике громкость измеряют в децибелах (дБ). дБ = 0,1Б.
Таблица 3. Различные пороги слышимости
| № | Состояния | УЗД в дБ |
| 1. | Сила звука, вызывающая боль | 130-140 дБ |
| 2. | Гром | 120 дБ |
| 3. | Звучание большого оркестра | 100 дБ |
| 4. | Крик | 80 дБ |
| 5. | Шум улицы | 70 дБ |
| 6. | Тихий разговор | 40 дБ |
| 7. | Тиканье часов | 20 дБ |
| 8. | Тихий шёпот на расстоянии 1,5 метра | 10 дБ |
2. Колебания упругого тела создают звуковые волны, распространяющиеся в окружающей среде. Важная характеристика звука – количество колебаний (частота) в единицу времени (секунду). Чем больше количество колебаний в единицу времени, тем выше воспринимается человеком звук. Частота или тональность звука выражается в герцах (Гц); один герц равен одному колебанию в секунду. Частота определяет высоту звука: волны с малой частотой слышатся как низкие, басовые звуки, а волны с большой частотой - как высокие. При неподвижном источнике звук имеет ту же частоту, что и источник. Звук, образованный одной частотой колебаний, называется тоном (рис. 31 А).Чистые тона практически никогда не встречаются в повседневной жизни; большинство звуков образовано несколькими частотами. Обычно – это сочетание основной частоты (чаще всего это самый громкий звук и его мы слышим как высоту звука) и нескольких гармоник (это более высокие, но гораздо более тихие (с меньшей амплитудой) призвуки – обертоны). Обертоны — это высшие гармонические тоны, сопровождающие основной тон и создающие оттенок или тембр звука это – музыкальные звуки (рис. 31 Б).Звук, состоящий из несвязанных между собой частот, называется шумом (рис. 31 В).
 | Рис. 31.Изменение звукового давления во времени. А. Чистый тон. Б. Музыкальный звук. В. Шум. Т-период основной частоты музыкального тона; шум периода не имеет. |
3. Распространение звука происходит не мгновенно, а с конечной скоростью.Для распространения звука обязательно нужна среда — воздух, вода, металл и т.д. Звук в вакууме распространяться не может, т.к. здесь нет упругой среды, и поэтому не могут возникнуть упругие механические колебания. В каждой среде звук распространяется с разной скоростью. Скорость звука в воздухе - приблизительно 340 м/с. Скорость звука в воде — 1500 м/с. Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с.
4. Высота звуказависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук. Если сравнить звук мужского голоса с женским, то он будет значительно ниже. Также и звуки баса будут ниже звуков тенора.
5. Пределы слышимости и речевая область
Человек способен воспринимать звуки с частотой колебаний в пределах от 20 до 16 000 Гц (16 кГц). Частоты выше 16 кГц называются ультразвуковыми, а ниже 20 Гц – инфразвуковыми. Чем больше амплитуда звуков, тем больше слышимость. Пределы слышимости для человека простираются от 20 Гц до 16 кГц и от 4 до 130 фон.
6. Слуховая чувствительность – зона наибольшей остроты слуха (слуховая чувствительность) от 1000 до 4000 герц (диапазон голоса человека, речи).
Всего ухо человека различает по высоте (она зависит от числа волн в 1 сек) – 4 000 -4 500 различных звуков.
7. Адаптация.Если из окружающей среды длительно поступают сильные звуки. То чувствительность слухового анализатора снижается – адаптация к звуку, а при длительном пребывании в тишине – адаптация к тишине. Чем сильнее звук, тем выраженнее адаптация.