Звук– вибрации в честотния диапазон на човешката чуваемост, разпространяващи се под формата на вълни в еластични среди. Шум - хаотична комбинация от звуци с различна сила и честота. Източникът на шум е всеки процес, който причинява локални промени в налягането или механични вибрации в твърди, течни и газообразни среди.
Звуковите усещания се възприемат от човешките слухови органи, когато са изложени на звукови вълни с честота в диапазона от 16 Hz до 20 хиляди Hz. Трептения с честота под 16 Hz се наричат инфразвук, а над 20 000 Hz - ултразвук.
Произходът на шума може да бъдемеханични, аерохидродинамични и електромагнитни.
Механичен шумвъзниква в резултат на удари в шарнирните части на машините, тяхната вибрация, при обработка на детайли, в зъбни колела в търкалящи лагери и др. Силата на звуково излъчване от вибрираща повърхност зависи от интензивността на вибрациите на вибриращите повърхности, техните размери, форми, начини на закрепване и др.
Аерохидродинамичен шумсе появява в резултат на пулсации на налягането в газове и течности, докато се движат в тръбопроводи и канали (турбомашини, помпени агрегати, вентилационни системи и др.).
Електромагнитен шуме резултат от разтягане и огъване на феромагнитни материали, когато са изложени на променливи електромагнитни полета (електрически машини, трансформатори, дросели и др.).
Проявява се въздействието на шума върху човекаот субективно дразнене до обективни патологични промени във функцията на органите на слуха, централната нервна система, сърдечно-съдовата система, вътрешните органи.
Характерът на шумовото въздействие се определя отнеговите физически характеристики (ниво, спектрален състав и др.), продължителност на експозиция и психофизиологично състояние на човек.
Намалено от шумавнимание, изпълнение. Шумът пречи на съня и почивката на хората.
Цялото разнообразие от невротични и сърдечни заболявания, дисфункция на стомашно-чревния тракт, слуха и др., които възникват под въздействието на шума, се обединяват в симптомокомплекс на „шумова болест“ .
От физическа гледна точка звукът се характеризира честота на вибрация, звуково налягане, интензитет или сила на звука.В съответствие със Санитарните правила и разпоредби 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 „Шум на работните места, в жилищни и обществени сгради и в жилищни райони” основните характеристики на шума са честота на вибрациите, звуково налягане и ниво на звука.
Звуково налягане Р(Pa) – променлив компонент на налягането на въздуха или газа в резултат на звукови вибрации, Pa.
Когато се разпространява звукова вълна, възниква пренос на енергия. Енергията, пренесена от звукова вълна за единица време през повърхност, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната, се нарича интензитет на звука аз(W/m2) :
,
Където Р– звуково налягане, Pa; ρ – плътност на звукоразпространителната среда, kg/m 3 ; C – скорост на звука във въздуха, m/s.
Човешкият слухов апарат има различна чувствителност към звуци с различна честота. Човешкият слухов орган е способен да възприема звукови вибрации в определен диапазон от интензитети, ограничен от горен и долен праг, в зависимост от честотата на звука (фиг. 1).
Праг на чуванеима минимална стойност при приблизително 1000 Hz. По интензивност или сила на звука аз отя е равна на 10 -12 W/m 2, а по отношение на звуковото налягане П о– 2x10 -5 Pa. Праг на болка с честота 1000 Hz на интензитет I максе равно на 10 W/m 2, а по отношение на звуковото налягане - P макс= 2x10 -5 Pa. Следователно за справкаприема се звук с честота 1000 Hz Между прага на чуваемост и прага на болката се намира диапазон на чуваемост .
Човешкото ухо реагира не на абсолютни, а на относителни промени в звука. Според закона на Вебер-Фехнер, дразнещият ефект на шума върху човека е пропорционален на десетичния логаритъм от квадрата на звуковото налягане. Следователно логаритмичните нива се използват за характеризиране на шума:
ниво на интензивност на звука Л Ии ниво на звуково налягане L P .Те се измерват в децибели и се определят по формулите:
, dB,
, dB,
Където азИ аз о-действителен и съответно прагов интензитет на звука, W/m 2 ; РИ R o- съответно действително и прагово звуково налягане, Pa.
Мерна единица бялокръстен на Александра Греъм Бел- учен, изобретател и бизнесмен от шотландски произход, един от основателите на телефонията (англ. Александър Греъм Бел; 3 март 1847 г. (18470303), Единбург, Шотландия - 2 август 1922 г., Бадек, Нова Скотия, Канада).
Фигура 1. Област на човешко слухово възприятие
Един бел е изключително малка стойност; едва забележима промяна в силата на звука съответства на 1 dB (съответства на промяна в интензитета на звука с 26% или на звуковото налягане с 12%).
Логаритмичната скала в dB (0...140) ви позволява да определите чисто физическите характеристики на шума, независимо от честотата. В същото време най-голямата чувствителност на човешкия слухов апарат се проявява при честоти 800...1000 Hz, а най-малко при 20...100 Hz. Следователно, за да се доближат резултатите от субективните измервания до субективното възприятие, концепцията коригирано ниво на звуково налягане. Същността на корекцията е въвеждането на корекции в измерената стойност на нивото на звуковото налягане в зависимост от честотата. Най-често използваната корекция А.Коригирано ниво на звуково налягане L A = L Р – ΔL AНаречен ниво на звука.
Основните физични параметри, характеризиращи шума във всяка точка на пространството, от гледна точка на охраната на труда, са: звуково налягане П , интензитет на звука I, честота f , звукова мощност W, нива на звуково налягане L P , интензивност Л аз и мощност L w .
Звуково налягане - това е променлив компонент на налягането на въздуха, произтичащ от вибрации на източник на звук, насложен върху атмосферното налягане и причиняващ неговото колебание (осцилация). По този начин звуковото налягане се определя като разликата между моментната стойност на общото налягане и средното налягане, което се наблюдава в средата при липса на източник на звук. Мерна единица – Pa (N/m2).
Слухът се влияе от квадрата на звуковото налягане
Където T 0 – време на осредняване, T= 30-100 ms;
R( T ) – моментна стойност на общото звуково налягане.
Когато се разпространява звукова вълна, възниква пренос на енергия. Нарича се количеството звукова енергия на единица повърхност и преминаваща за една секунда в посоката на разпространение на вълната интензитет на звука.
Интензивност Дж и звуково налягане Р са свързани помежду си чрез връзката
,
(2)
Където Р - средноквадратична стойност на звуковото налягане, Pa;
- плътност на средата, kg/m3.
с - скорост на разпространение на звука, m/s .
Звуковото налягане и интензивността на звука са характеристики на звуковото поле в определена област от пространството и не характеризират директно източника на шум. Характеристика на самия източник на шум е неговата звукова мощност ( У). Това количество характеризира определено количество енергия, изразходвано от източник на звук за единица време за възбуждане на звукова вълна. Силата на звука на източника определя интензитета на генерираните вълни. Колкото по-висок е интензитетът на дадена вълна, толкова по-голям е звукът. При нормални условия източникът на звук излъчва енергия независимо от заобикалящата го среда, точно както електрическата камина излъчва топлина. Единицата за мощност на източника на звук е ват (W) . В реални условия мощността на източника на звук варира в много широк диапазон: от 10 -12 до много милиони вата (Таблица 1). Звуковото налягане и интензитетът варират в същите широки граници.
Човешкото ухо не може да определи звуковото налягане в абсолютни единици, но може да сравни налягането на различни звукови източници. Ето защо, както и като се има предвид големият диапазон на звуковото налягане, използван за определянето му, те използват относителна логаритмична скала, която позволява рязко намаляване на диапазона от стойности на измерените количества. Всяко деление на такава скала съответства на промяна в интензитета на звука, звуковото налягане или друга стойност не с определен брой единици, а с определен брой пъти.
Използването на логаритмична скала се оказа възможно и удобно поради физиологичната особеност на нашия слух - той реагира еднакво на относително еднакви промени в интензитета на звука. Например увеличенията на интензитета на звука с коефициент десет (от 0,1 до 1, от 1 до 10 или от 10 до 100 W/m2) се оценяват като приблизително еднакви увеличения на силата на звука. Когато което и да е число се увеличи със същото съотношение, неговият логаритъм също се увеличава със същия брой единици ( ℓ р 10 = 1, ℓ р 100 = 2 ;ℓq 1000 = 3 и т.н.), което отразява горепосочената характеристика на слуха.
Нарича се десетичен логаритъм от отношението на два интензитета на звука нивото на единия спрямо другия Л . Единицата за ниво е Bel ( б ), съответства на съотношение на изравнени интензитети, равно на 10. Ако се различават 100, 1000, 10 000 пъти, тогава нивата имат разлика от 2, 3, 4 Bel - твърде голяма стойност, затова при практически измервания използват десети от a Bel - децибели (dB). Възможно е да се измерват в децибели не само съотношенията, но и величините на самите интензитети или звуково налягане. В съответствие с изискванията на Международната организация по стандартизация (ISO), ние се съгласихме да приемем интензитета, равен на J = 10 -12 W/m 2, като нулево ниво на звука. Това е нулевото (прагово) ниво на звука. Тогава интензитетът на всеки звук или шум може да бъде написан:
а) ниво на интензитета на звука,
|
|
,Където Дж
о
-
прагова стойност на интензитета, равна на 10 -12 W/m2 
б) ниво на звуково налягане
маса 1
Звукова мощност на различни източници
Интензитетът на звука и нивата на звуково налягане са свързани по следния начин:
,
(5)
Където О И с О - плътност на средата и скорост на звука при нормална атмосфера
условия;
и с - плътност на средата и скорост на звука във въздуха по време на измервания.
Прагове Джо избрани така, че при нормални атмосферни условия ( = О И c = c О ) ниво на звуково налягане Л равно на нивото на интензивност Л г(Л = Л при )
в) ниво на звукова мощност
,
(6)
Където Р 0 - прагова стойност на звуковата мощност, равна на 10 -12 W.
Честотен спектър . Зависимостта на звуковото налягане или звуковата мощност като физически величини от времето може да бъде представена като сума от краен или безкраен брой прости синусоидални трептения на тези величини. Зависимостта на средните стойности на тези синусоидални компоненти (или съответните им нива на децибели) от честотата се нарича честотен спектър или просто спектър .
Говорейки за спектъра, е необходимо да се посочи ширината на честотните ленти, в които се определя спектърът. Най-често използваните ленти са октава и трета октава. Октавна лента (октава) – честотна лента, в която горната граница на честотата f гр.в два пъти по-голям от дъното f гр.н. В лентата на третата октава отношението е 1,26. Честотната лента се определя от средногеометричната честота
.
(7)
Стойностите на средните геометрични и граничните честоти на октавните ленти, приети за хигиенна оценка на шума, са дадени в таблица 2.
таблица 2
Средногеометрични и гранични честоти на октавните ленти
|
Средна геометрична рична честота, | |||||||||
|
Честотен диапазон, |
В практиката на стандартизация и оценка на шума спектърът обикновено се разбира като зависимостта на нивата на звуково налягане в честотните ленти на октава или трета октава от средната геометрична честота на тези ленти. Спектърът се представя под формата на таблици или графики.
Характерът на спектъра и следователно на производствения шум може да бъде нискочестотен, средночестотен и високочестотен:
– нискочестотен - спектър с максимално звуково налягане в честотния диапазон до 300 Hz;
– средночестотен - спектър с максимално звуково налягане в честотния диапазон 300 – 800 Hz;
- висока честота – спектър с максимално звуково налягане в честотния диапазон над 800 Hz.
Шумовете също се делят на:
– широколентов, с непрекъснат спектър с ширина повече от една октава (шум от подвижен състав, водопад);
– тонални, в спектъра на които се чуват дискретни тонове (звънене, свистене, сирена и др.). Тоналният характер на шума се установява чрез измерване в честотни ленти от една трета октава въз основа на нивото в една лента, превишаващо съседните с поне 10 dB .
Въз основа на времевите характеристики шумът се разделя на постоянен шум, чието ниво се променя във времето с не повече от 5 dB за осемчасов работен ден, и непостоянни нива, чието ниво се променя постоянно с повече от 5 dB.
Човек различава звуците по тяхната честота и сила.Височината на звука се определя от неговата честота, а силата на звука се определя от неговата интензивност. Колкото по-висока е честотата, толкова по-висок се възприема звукът.
Звуците носят жизненоважна информация на човек - с тяхна помощ общуваме, слушаме музика, разпознаваме гласовете на познати хора. Светът на звуците около нас е разнообразен и сложен, но ние се ориентираме в него доста лесно и можем точно да различим пеенето на птици от шума на градската улица.
- Звукова вълна- еластична надлъжна вълна, която предизвиква слухови усещания при хората. Вибрациите на източник на звук (например струни или гласни струни) причиняват появата на надлъжна вълна. Достигнали до човешкото ухо, звуковите вълни карат тъпанчето да извършва принудителни вибрации с честота, равна на честотата на източника. Повече от 20 хиляди нишковидни рецепторни окончания, разположени във вътрешното ухо, преобразуват механичните вибрации в електрически импулси. Когато импулсите се предават по нервните влакна към мозъка, човек изпитва определени слухови усещания.
Така по време на разпространението на звукова вълна се променят такива характеристики на средата като налягане и плътност.
Звуковите вълни, възприемани от слуховите органи, предизвикват звукови усещания.
Звуковите вълни се класифицират по честота, както следва:
- инфразвук (ν < 16 Гц);
- човешки чуваем звук(16 Hz< ν < 20000 Гц);
- ултразвук(ν > 20000 Hz);
- хиперзвук(10 9 Hz< ν < 10 12 -10 13 Гц).
Човек не чува инфразвук, но по някакъв начин възприема тези звуци. Например, експерименти показват, че инфразвукът причинява неприятни и обезпокоителни усещания.
Много животни могат да възприемат ултразвукови честоти. Например кучетата могат да чуват звуци до 50 000 Hz, а прилепите могат да чуват звуци до 100 000 Hz. Инфразвукът, който се разпространява на стотици километри във вода, помага на китовете и много други морски животни да се движат във водата.
Физически характеристики на звука
Една от най-важните характеристики на звуковите вълни е спектърът.
- Спектъре набор от различни честоти, които съставляват даден звуков сигнал. Спектърът може да бъде непрекъснат или дискретен.
Непрекъснат спектърозначава, че този набор съдържа вълни, чиито честоти запълват целия определен спектрален диапазон.
Дискретен спектърозначава наличието на краен брой вълни с определени честоти и амплитуди, които формират въпросния сигнал.
Според вида на спектъра звуците се делят на шумови и музикални тонове.
- Шум- комбинация от множество различни краткотрайни звуци (хрущене, шумолене, шумолене, почукване и др.) - представлява наслагване на голям брой вибрации с еднакви амплитуди, но различни честоти (има непрекъснат спектър). С развитието на индустрията се появи нов проблем - борбата с шума. Дори се появи нова концепция за „шумово замърсяване“ на околната среда. Шумът, особено с висок интензитет, не е просто досаден и изморителен – той може сериозно да подкопае здравето ви.
- Музикален тонсе създава от периодични трептения на звучащо тяло (камертон, струна) и представлява хармонично трептене на една честота.
С помощта на музикални тонове се създава музикална азбука - ноти (до, ре, ми, фа, сол, ла, си), които ви позволяват да изсвирите една и съща мелодия на различни музикални инструменти.
- Музикален звук(консонанс) е резултат от наслагването на няколко едновременно звучащи музикални тона, от които може да се идентифицира основният тон, съответстващ на най-ниската честота. Основният тон се нарича още първи хармоник. Всички останали тонове се наричат обертонове. Обертоновете се наричат хармонични, ако честотите на обертоновете са кратни на честотата на основния тон. По този начин музикалният звук има дискретен спектър.
Всеки звук, в допълнение към честотата, се характеризира с интензивност. Така реактивен самолет може да създаде звук с интензитет около 10 3 W/m 2 , мощни усилватели на концерт на закрито - до 1 W/m 2 , влак на метрото - около 10 –2 W/m 2 .
За да предизвика звукови усещания, вълната трябва да има определен минимален интензитет, наречен праг на чуваемост. Интензивността на звуковите вълни, при които възниква усещането за натискаща болка, се нарича праг на болка или праг на болка.
Интензитетът на звука, отчитан от човешкото ухо, е в широк диапазон: от 10–12 W/m2 (праг на чуване) до 1 W/m2 (праг на болка). Човек може да чуе по-интензивни звуци, но в същото време ще изпита болка.
Ниво на интензивност на звука Лопределена по скала, чиято единица е бел (B) или по-често децибел (dB) (една десета от бел). 1 B е най-слабият звук, който ухото ни възприема. Това устройство е кръстено на изобретателя на телефона Александър Бел. Измерването на нивото на интензитета в децибели е по-просто и следователно прието във физиката и технологията.
Ниво на интензивност Лна всеки звук в децибели се изчислява чрез интензитета на звука с помощта на формулата
\(L=10\cdot lg\наляво(\frac(I)(I_0)\вдясно),\)
Където аз- интензивност на даден звук, аз 0 - интензитет, съответстващ на прага на слуха.
Таблица 1 показва нивото на интензивност на различните звуци. Тези, които са изложени на нива на шум над 100 dB по време на работа, трябва да използват слушалки.
маса 1
Ниво на интензивност ( Л) звуци
Физиологични характеристики на звука
Физическите характеристики на звука съответстват на определени физиологични (субективни) характеристики, свързани с възприемането му от конкретен човек. Това се дължи на факта, че възприемането на звука е не само физически, но и физиологичен процес. Човешкото ухо възприема звукови вибрации с определени честоти и интензитети (това са обективни характеристики на звука, които не зависят от човек) по различен начин, в зависимост от „характеристиките на приемника“ (тук влияят субективните индивидуални характеристики на всеки човек).
Основните субективни характеристики на звука могат да се считат за сила на звука, височина и тембър.
- Сила на звука(степента на чуваемост на звука) се определя както от интензитета на звука (амплитудата на вибрациите в звуковата вълна), така и от различната чувствителност на човешкото ухо към различните честоти. Човешкото ухо е най-чувствително в честотния диапазон от 1000 до 5000 Hz. Когато интензитетът се увеличи 10 пъти, нивото на звука се увеличава с 10 dB. В резултат на това звук от 50 dB е 100 пъти по-силен от звук от 30 dB.
- Стъпкаопределя се от честотата на звуковите вибрации, които имат най-висок интензитет в спектъра.
- Тембър(оттенък на звука) зависи от това колко обертона се добавят към основния тон и какви са техният интензитет и честота. По тембър можем лесно да различим звуците на цигулка и пиано, флейта и китара, както и гласовете на хората (Таблица 2).
таблица 2
Честота ν на трептенията на различни източници на звук
| Източник на звук | ν, Hz | Източник на звук | ν, Hz |
|---|---|---|---|
| Мъжки глас: | 100 - 7000 | Двоен бас | 60 - 8 000 |
| бас | 80 - 350 | Виолончело | 70 - 8 000 |
| баритон | 100 - 400 | Тръба | 60 - 6000 |
| тенор | 130 - 500 | Саксофон | 80 - 8000 |
| Женски глас: | 200 - 9000 | Пиано | 90 - 9000 |
| контраалт | 170 - 780 | Музикални тонове: | |
| мецосопран | 200 - 900 | Забележка преди | 261,63 |
| сопрано | 250 - 1000 | Забележка повторно | 293,66 |
| колоратурен сопран | 260 - 1400 | Забележка мили | 329,63 |
| Орган | 22 - 16000 | Забележка Е | 349,23 |
| Флейта | 260 - 15000 | Забележка сол | 392,0 |
| цигулка | 260 - 15000 | Забележка ла | 440,0 |
| Арфа | 30 - 15000 | Забележка си | 493,88 |
| Барабан | 90 - 14000 |
Скорост на звука
Скоростта на звука зависи от еластичните свойства, плътността и температурата на средата. Колкото по-големи са еластичните сили, толкова по-бързо вибрациите на частиците се предават на съседните частици и толкова по-бързо се разпространява вълната. Следователно скоростта на звука в газовете е по-малка, отколкото в течностите, а в течностите, като правило, по-малка, отколкото в твърдите вещества (Таблица 3). Във вакуум звуковите вълни, както всички механични вълни, не се разпространяват, тъй като между частиците на средата няма еластични взаимодействия.
Таблица 3.
Скорост на звука в различни медии
Скоростта на звука в идеалните газове нараства с повишаване на температурата пропорционално на \(\sqrt(T),\), където T- абсолютна температура. Във въздуха скоростта на звука е υ = 331 m/s при температура T= 0 °C и υ = 343 m/s при температура T= 20 °C. В течности и метали скоростта на звука, като правило, намалява с повишаване на температурата (водата е изключение).
Скоростта на разпространение на звука във въздуха е определена за първи път през 1640 г. от френския физик Марин Мерсен. Той измерва интервала от време между моментите на светкавицата и звука на изстрел. Мерсен установи, че скоростта на звука във въздуха е 414 m/s.
Прилагане на звук
Все още не сме се научили как да използваме инфразвука в технологиите. Но ултразвукът се използва широко.
- Нарича се метод за ориентиране или изучаване на околните обекти, базиран на излъчване на ултразвукови импулси с последващо възприемане на отразени импулси (ехо) от различни обекти. ехолокацияи съответните устройства - ехолокатори.
Добре известни са животните, които имат способността за ехолокация - прилепите и делфините. По своето съвършенство ехолокаторите на тези животни не са по-ниски, а в много отношения превъзхождат (по надеждност, точност, енергийна ефективност) съвременните ехолокатори, създадени от човека.
Ехолокаторите, използвани под вода, се наричат сонари или сонари (името сонар се формира от началните букви на три английски думи: sound - звук; navigation - навигация; range - диапазон). Сонарите са незаменими за изучаване на морското дъно (неговия профил, дълбочина), за откриване и изследване на различни обекти, движещи се дълбоко под водата. С тяхна помощ могат лесно да бъдат открити както отделни големи обекти или животни, така и стада малки риби или миди.
Ултразвуковите вълни се използват широко в медицината за диагностични цели. Ултразвуковите скенери ви позволяват да изследвате вътрешните органи на човек. Ултразвуковото лъчение, за разлика от рентгеновите лъчи, е безвредно за хората.
Литература
- Жилко, В.В. Физика: учебник. помагало за 11 клас общообразователна подготовка. училище от руски език обучение / V.V. Жилко, Л.Г. Маркович. - Минск: Нар. Асвета, 2009. - с. 57-58.
- Касянов В.А. Физика. 10. клас: Учебник. за общо образование институции. - М.: Дропла, 2004. - С. 338-344.
- Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика: Трептения и вълни. 11 клас: Учебен. за задълбочено изучаване на физика. - М.: Дропла, 2002. - С. 184-198.
Изпратете добрата си работа в базата от знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
публикувано на http://www.allbest.ru/
ТЕСТ
ФИЗИЧЕСКИ И ФИЗИОЛОГИЧНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ЗВУКА
Физически и физиологични характеристики на звука. Диаграма на слуха. Ниво на интензивност и сила на звука, техните мерни единици.
Физическите характеристики на акустичните и по-специално на звуковите вълни са обективни по природа и могат да бъдат измерени с подходящи инструменти в стандартни единици. Слуховото усещане, възникващо под въздействието на звукови вълни, е субективно, но неговите характеристики до голяма степен се определят от параметрите на физическия ефект.
Звуковият интензитет I, както беше отбелязано по-рано, е енергията на звукова вълна, падаща върху единица площ за единица време, и се измерва във W/m2. Тази физическа характеристика определя нивото на слухово усещане. което се нарича гръмкост, което е субективен физиологичен параметър. Връзката между интензивност и сила на звука не е правопропорционална. Засега само ще отбележим, че с увеличаване на интензитета се увеличава и усещането за сила на звука. Силата на звука може да се определи количествено чрез сравняване на слуховите усещания, произведени от звукови вълни от източници с различен интензитет.
Когато звукът се разпространява в среда, възниква известно допълнително налягане, движещо се от източника на звук към приемника. Големината на това звуково налягане Рсъщо така представлява физическите характеристики на звука и неговата среда за разпространение. Той е свързан с интензитета чрез съотношението
Честотата на звуковите хармонични вибрации определя тази страна на звуковото усещане, която се нарича височина на звука. Ако звуковите вибрации са периодични, но не се подчиняват на хармоничен закон, тогава височината на звука се оценява от ухото въз основа на честотата на основния тон (първият хармоничен компонент в реда на Фурие), чийто период съвпада с периодът на сложния звуков ефект.
Слуховите усещания се формират само когато интензитетът на звуковите вълни надвиши определена минимална стойност, наречена праг на чуване. За различните честоти на звуковия диапазон този праг има различни стойности, т.е. Слуховият апарат е със спектрална чувствителност.
Спектралния състав на звуковите вибрации се определя от броя на хармоничните компоненти и съотношението на техните амплитуди и характеризира тембъра на звука. Тембърът, като физиологична характеристика на слуховото усещане, също зависи до известна степен от скоростта на нарастване и променливостта на звука.
С увеличаване на интензитета на звука, усещането за обем естествено се увеличава. Но звуковите вълни с интензитет около 1-10 W/m2 предизвикват усещане за болка. Стойността на интензитета, над която възниква болка, се нарича праг на болка. Подобно на прага на чуване, той също зависи от честотата на звука, макар и в по-малка степен. Диапазонът на интензитета на звука между прага на болката и прага на слуха, съответстващ на честотния диапазон 16-20000 Hz. наречен диапазон на слуха.
Количествената връзка между тях се установява въз основа на закона на Вебер-Фехнер. свързване на степента на усещане и интензитета на стимула, който го е причинил: усещането нараства в аритметична прогресия, ако интензитетът на стимула нараства геометрично.С други думи: физиологичният отговор (в този случай силата на звука) на стимула (интензитета на звука ) не е правопропорционална на интензитета на стимула, а нараства с увеличаването му значително по-слабо - пропорционално на логаритъма на интензитета на стимула.
За да установим количествена връзка между интензитета и силата на звука, въвеждаме нивото на интензитета на звука (Л) - стойност, пропорционална на десетичния логаритъм на съотношението на интензитета на звука
Коефициент Пвъв формулата определя мерната единица за нивото на интензитета на звука. Обикновено се взема n=10, след това стойността Л измерено в децибели (dB). На прага на слуха (/ = 1o)ниво на интензивност на звука I=0, а при прага на болка (I=10 W/m2) -- Л = 130 dB. Ако например интензивността на звука е 10^-7 W/m2 (което отговаря на нормален разговор), то от формулата следва, че нивото на интензитета му е 50 dB.
Ниво на силата на звука (често наричано просто сила на звука) де свързано с нивото на интензитет Ј чрез отношението:
д= kL,
Където Да се- определен коефициент на пропорционалност в зависимост от честотата и интензивността на звука.
Въпреки това, поради зависимостта на прага на чуване от честотата, нивото на звука също се променя с честотата. Например звук с ниво на интензитет 20 dB и честота 1000 Hz ще се възприема значително по-силно от звук със същото ниво на интензитет, но честота 100 Hz. Същото ниво на звука при тези честоти ще бъде постигнато, ако нивото на интензитет за 1000 Hz е 20 dB. и за 100 Hz --50 dB. Поради тези причини се въвежда специална единица, наречена фон, за измерване на нивото на силата на звука.
За честота от 1000 Hz нивото на интензитет в децибели и нивото на звука на фона се считат за еднакви. При други честоти в звуковия диапазон трябва да се направят подходящи корекции, за да се премине от децибели към фонове. Този преход може да бъде осъществен с помощта на криви с равен обем.
Активен транспорт на йони през биомембрана. Видове йонни помпи. Принцип на действие на натриево-калиевата помпа.
Едно от основните свойства на нервната клетка е наличието на постоянна електрическа поляризация на нейната мембрана - мембранен потенциал. Мембранният потенциал се поддържа върху мембраната, докато клетката е жива и изчезва едва с нейната смърт.
Причината за появата на мембранен потенциал:
1. Потенциалът на покой възниква предимно във връзка с асиметрично разпределение на калий (йонна асиметрия) от двете страни на мембраната. Тъй като концентрацията му в клетката е приблизително 30 пъти по-висока, отколкото в извънклетъчната среда, съществува трансмембранен концентрационен градиент, който насърчава дифузията на калий извън клетката. Тъй като всеки положителен калиев йон напуска клетката, той оставя след себе си небалансиран отрицателен заряд (органични аниони). Тези заряди причиняват отрицателен потенциал вътре в клетката.
2. Йонната асиметрия е нарушение на термодинамичното равновесие и калиевите йони трябва постепенно да напуснат клетката, а натриевите йони трябва да влязат в нея. За поддържане на такова смущение е необходима енергия, чийто разход би противодействал на топлинното изравняване на концентрацията.
защото йонната асиметрия е свързана с живото състояние и изчезва със смъртта, това означава, че тази енергия се доставя от самия жизнен процес, т.е. метаболизъм . Значителна част от метаболитната енергия се изразходва за поддържане на неравномерното разпределение на йони между цитоплазмата и околната среда.
Активен йонен транспорт/йонна помпа - механизъм, който може да транспортира йони от клетката или в клетката срещу концентрационни градиенти (локализиран в повърхностната мембрана на клетката и представлява комплекс от ензими, които използват енергията, освободена по време на хидролизата на АТФ за пренос).
Асиметрията на хлорните йони може да се поддържа и чрез процеса на активен транспорт.
Неравномерното разпределение на йони води до появата на концентрационни градиенти между клетъчната цитоплазма и външната среда: градиентът на калий е насочен отвътре навън, а градиентът на натрий и хлорид е насочен отвън навътре.
Мембраната не е напълно непропусклива и е способна да пропуска йони през нея до известна степен. Тази способност не е еднаква за различните йони в състояние на покой на клетката – тя е значително по-висока за калиевите йони, отколкото за натриевите йони. Следователно основният йон, който може да дифундира през клетъчната мембрана до известна степен в покой, е калиевият йон.
В такава ситуация наличието на калиев градиент ще доведе до малък, но забележим поток от калиеви йони извън клетката.
В покой постоянната електрическа поляризация на клетъчната мембрана се създава главно от дифузионния ток на калиеви йони през клетъчната мембрана.
Основно активен транспорт
Действието на пасивния транспорт през мембрана, по време на което йоните се движат по техния електрохимичен градиент, трябва да бъде балансирано от техния активен транспорт срещу съответните градиенти. В противен случай йонните градиенти биха изчезнали напълно и концентрациите на йони от двете страни на мембраната биха достигнали равновесие. Това всъщност се случва, когато активният транспорт през мембраната е блокиран от охлаждане или от използването на определени отрови. Има няколко системи за активен транспорт на йони в плазмената мембрана (йонни помпи):
1) Натриево-калиева помпа
2) Калциева помпа
3) Водородна помпа.
Натриево-калиева помпасъществува в плазмените мембрани на всички животински и растителни клетки. Той изпомпва натриеви йони от клетките и избутва калиеви йони в клетките. В резултат на това концентрацията на калий в клетките значително надвишава концентрацията на натриеви йони. Натриево-калиевата помпа е един от интегралните мембранни протеини. Има ензимни свойства и е способен да хидролизира аденозинтрифосфорната киселина (АТФ), която е основният източник и склад за метаболитна енергия в клетката. Поради това този интегрален протеин се нарича натриево-калиева АТФаза . Молекулата на АТФ се разпада на молекула на аденозин дифосфорна киселина (ADP) и неорганичен фосфат.
По този начин натриево-калиевата помпа осъществява трансмембранен антипорт на натриеви и калиеви йони. Молекулата на помпата съществува в две основни конформации, чиято взаимна трансформация се стимулира от хидролиза на АТФ. Тези конформации функционират като носители на натрий и калий. Когато молекулата на АТФ се разгражда от натриево-калиевата АТФаза, неорганичният фосфат се прикрепя към протеина. В това състояние натриево-калиевата АТФаза свързва три натриеви йона, които се изпомпват от клетката. След това неорганичната фосфатна молекула се отделя от протеина на помпата и помпата се превръща в калиев транспортер. В резултат на това в клетката влизат два калиеви йона. По този начин, когато всяка ATP молекула се разгражда, три натриеви йона се изпомпват от клетката и два калиеви йона се изпомпват в клетката. Една натриево-калиева помпа може да транспортира 150-600 натриеви йони в секунда през мембраната. Резултатът от неговата работа е поддържането на трансмембранни градиенти на натрий и калий.
Чрез мембраните на някои животински клетки (например мускулни клетки) се осъществява първичен активен транспорт на калциеви йони от клетката ( калциева помпа), което води до наличието на трансмембранен градиент на тези йони.
Водородно-йонна помпадейства в мембраната на бактериалните клетки и в митохондриите, както и в клетките на стомаха, премествайки водородните йони от кръвта в нейната кухина.
Вторичен активен транспорт
Има транспортни системи през мембрани, които пренасят вещества от област с ниска концентрация в област с висока концентрация, без директно да консумират метаболитна енергия на клетката (както в случая на първичен активен транспорт). Този вид транспорт се нарича вторичен активен транспорт . Вторичният активен транспорт на определено вещество е възможен само когато е свързан с транспорта на друго вещество по неговата концентрация или електрохимичен градиент. Това е симпортен или антипортен трансфер на вещества. При симпорта на две вещества йон и друга молекула (или йон) се свързват едновременно с един транспортер, преди да настъпи конформационна промяна на този транспортер. Тъй като водещото вещество се движи по градиент на концентрация или електрохимичен градиент, контролираното вещество е принудено да се движи срещу неговия градиент. Натриевите йони обикновено са водещите вещества в симпортните системи на животински клетки. Висок електрохимичен градиент на тези йони се създава от натриево-калиевата помпа. Контролираните вещества са захари, аминокиселини и някои други йони. Например, когато хранителните вещества се абсорбират в стомашно-чревния тракт, глюкозата и аминокиселините навлизат в кръвта от клетките на тънките черва чрез симпорт с натриеви йони. След филтриране на първичната урина в бъбречните гломерули, тези вещества се връщат обратно в кръвта чрез същата вторична активна транспортна система.
Каква е същността на гама-хронографията и гама-топографията? Сравнете диагностичната информация, получена чрез тези радионуклидни диагностични методи.
Изучавайки естеството на пространственото разпределение, ние придобиваме информация за структурните и топографските характеристики на определена част от тялото, орган или система. Следователно, според техните функционални свойства, радиофармацевтичните устройства могат да бъдат разделени на физиологично тропични и инертни. От което следва, че първите са оптималните средства за провеждане на структурни и топографски изследвания, всяко от които се извършва от момента, в който се установи повече или по-малко стабилно разпределение на радиофармацевтиците в изследвания орган или система. Последните, които често се наричат "транзитни" индикатори, се използват главно за изследване с помощта на гама-хронографски методи.
Гама хронография - в гама камера се определя динамиката на радиоактивността под формата на криви (хепаторадиография, радиоренография).
Терминът „визуализация“ произлиза от английската дума vision. Те показват придобиването на изображение. Радионуклидната визуализация е създаване на картина на пространственото разпределение в органите на радиофармацевтици, въведени в тялото (гама топография). За визуализиране на радиофармацевтиците, разпределени в тялото, съвременните радиологични центрове и лаборатории използват 4 радиодиагностични апарата: скенер, гама камера, еднофотонен емисионен томограф и двуфотонен.
За да открият разпределението на радионуклидите в различни органи на тялото, те използват гама топограф(сцинтиграф), който автоматично записва разпределението на интензитета на радиоактивното лекарство. Гама-топографът е сканиращ брояч, който постепенно преминава през големи площи върху тялото на пациента. Регистрирането на радиация се записва, например, чрез линия на хартия. На фиг. 1, АПътят на метра е показан схематично, а на фиг. 2, б --регистрационен талон.
Методите, които ви позволяват да оцените основно състоянието на функцията на даден орган или система, принадлежат към методите на динамично радионуклидно изследване и се наричат радиометрия, радиография или гама хронография
Методите, базирани на принципа на определяне на функцията на отделни органи и системи чрез получаване на запис на кривата, получават следното наименование
радиокардиография или гама хронография на сърцето
радиоенцефалография или гама хронография на черепа
радиоренография или гама хронография на бъбреците
радиохепатография или гама хронография на черния дроб
радиопулмография или гама хронография на белите дробове
Методите, които ви позволяват да получите представа за анатомичното и топографското състояние на вътрешните органи и системи, принадлежат към статични радионуклидни изследвания и се наричат гама топография или сканиране, сцинтиграфия , Изследванията в статичните изследвания се извършват на скенери (сканиране) или на гама камери (сцинтиграфия), които имат приблизително еднакви технически възможности за оценка на анатомо-топографското състояние на вътрешните органи, но сцинтиграфията има някои предимства.Сцинтиграфията се извършва по-бързо. Сцинтиграфията дава възможност за комбиниране на статични и динамични изследвания
Дефинирайте феномена акомодация на очите. Посочете механизма за осъществяване на това явление. Илюстрирайте необходимостта от акомодация, като изградите изображение на обекти, разположени на еднакво разстояние от окото.
Акомодацията е механизъм, който ни позволява да фокусираме обект, независимо от разстоянието му от окото ни
Първо анатомия. Цилиарният мускул, разположен в цилиарното тяло, се състои от три независими групи мускулни влакна (те дори се наричат отделни мускули): радиални влакна (от лещата до външната обвивка на окото), циркулярни (тези са в пръстен). като боа констриктор) и меридионален (под самата склера по меридианите на очите, ако приемем, че полюсите на очната ябълка са отпред и отзад). Самите мускулни влакна не са прикрепени към лещата, те са разположени дълбоко в цилиарното тяло. Но от цилиарното тяло към центъра, към капсулата на лещата, отиват така наречените лигаменти Zinn. Цялата картина прилича на колело на велосипед, където гумата е цилиарният мускул, ръбът е цилиарното тяло, спиците са връзките на Zinn, а оста е лещата. Теорията на Хелмхолц за настаняване: цилиарният мускул получава двигателна инервация от автономната нервна система, следователно актът на настаняване не се подчинява на заповедите на мозъчната кора. Не можем просто да напрегнем цилиарния мускул, както бихме могли просто да вдигнем ръката си. За да включите механизма за настаняване, трябва да преместите погледа си към по-близък обект. От него в окото отива отклоняващ се лъч от лъчи, за чието пречупване оптичната сила на окото вече не е достатъчна, фокусът на изображението е зад ретината и на ретината се появява дефокусиране. Това разфокусиране на образа, възприемано от мозъка, е импулс за включване на акомодационния механизъм. Нервният импулс (ред) преминава по окомоторния нерв (съдържа парасимпатикови автономни влакна) към цилиарния мускул, мускулът се свива (свива се пръстенът на боа), напрежението на лигаментите на Zinn намалява, те спират да разтягат капсулата на лещата. А лещата е еластична топка, която се държи сплескана само от опъна на капсулата. Веднага след като напрежението на капсулата намалее, лещата става по-изпъкнала, пречупващата й сила се увеличава, пречупването на окото се увеличава и фокусът на изображението на близкия обект се връща към ретината. Ако сега обърнете погледа си обратно в далечината, фокусът на изображението се връща към ретината, няма информация за дефокусиране, няма нервен импулс, цилиарният мускул се отпуска, напрежението на лигаментите на Zin се увеличава, те се разтягат капсулата на лещата и лещата отново става плоска. Така, според Хелмхолц, важат следните разпоредби:
1. Механизмът на акомодацията се състои от два компонента: напрежение на акомодацията (активен процес) и релаксация на акомодацията (пасивен процес). визуализация на звукови хармонични вибрации
2. напрежението на акомодацията може само да премести фокуса напред, когато акомодацията се отпусне, самата тя се движи назад.
3. Самото око, поради силата на цилиарния мускул, може да компенсира малки степени на далекогледство - цилиарният мускул винаги е в леко напрежение, това се нарича „обичаен тон на настаняване“. Ето защо в млада възраст има скрито далекогледство, което с времето излиза наяве. Ето защо някои хора виждат добре надалеч до дълбока старост, докато други с възрастта се нуждаят от очила за положително разстояние - скритото далекогледство се прояви.
4. Късогледството не може да се компенсира от очите, защото е невъзможно фокусът да се премести обратно от напрежението на акомодацията. Следователно дори леките степени на късогледство се проявяват с намалено зрение на разстояние, така че няма скрита късогледство.
Обемът на акомодация е количеството в диоптри, с което лещата може да промени своята оптична сила. Дължината на акомодацията е частта от пространството (в метри или сантиметри), в която работи акомодацията, т.е. в рамките на която можем ясно да видим обекти. Дължината на акомодацията се характеризира с положението на две точки - най-близката точка на ясно зрение и следващата точка на ясно зрение. Разстоянието между тях е дължината на акомодацията. Съответно гледаме най-близката точка на ясно зрение с максимално напрежение на акомодацията, а в по-далечната точка с пълна почивка на акомодацията. Различаваме акомодация с всяко око поотделно (това е абсолютна акомодация) и с двете очи заедно (относителна акомодация). В оптометрията е обичайно да се характеризира абсолютната акомодация чрез позицията на по-далечните и най-близките точки на ясно виждане и относителната акомодация чрез обем.
При еметропите дължината на акомодацията е само няколко сантиметра пред окото (по-близо от най-близката точка на ясно зрение). Съответно обемът на настаняване е висок. Техният цилиарен мускул е трениран.
Ако следващата точка на ясно зрение е по-близо от 5 метра, това е късогледство, чиято степен ще бъде реципрочна на следващата точка на ясно зрение. Например, когато се отдалечава от окото, текстът започва да се замъглява с 50 см, което означава, че възниква късогледство от 2 D (делим 100 см на 50 см в системата GHS и разделяме 1 на 0,5 в системата SI). Ако текстът се замъгли на 25 см от очите, миопията е 4 D. При късогледите хора дължината на акомодацията е много по-къса, отколкото при еметропите - това е зоната между по-далечната и най-близката точка на ясно зрение. Моля, имайте предвид, че все още има лъчи, които са фокусирани върху ретината, което означава, че зрителната острота при деца с миопия все още ще се развива. Виждат добре наблизо, но виждат добре и надалеч с помощта на очила. Съответно, обемът на акомодация при хора с миопия е намален спрямо еметропите. И това е разбираемо. Да кажем, че най-близката точка на ясно зрение е 10 см пред окото. При еметроп обемът на акомодацията е обхватът на погледа от безкрайност до 10 cm пред окото. А за късогледство - само от разстояние по-близо от 5 м до същите тези 10 см пред окото. Колкото по-голяма е късогледството, толкова по-малък е обемът на акомодацията. Късогледите просто не трябва да тренират цилиарния си мускул, те могат да виждат добре наблизо дори без напрежение. Следователно при миопията първоначално имаме слабост на акомодацията.
Далекогледството е най-трудното нещо. Другата точка на ясно зрение при далекогледите хора е въображаема, тя се намира зад окото и практически съвпада с фокуса на окото (нека ви напомня, че при далекогледите е зад ретината). Това означава, че в природата няма такива лъчи, които сами да са фокусирани върху ретината на окото, те могат да бъдат получени само от напрежението на акомодацията или събирателните лещи. Оттук важен извод: ако степента на далекогледство надхвърли границите на акомодацията, детето няма да може да развие зрителна острота, просто няма да има опит за ясно зрение. След 12 години за такива деца е почти невъзможно да развият зрителна острота. Това означава, че очилата с високо далекогледство трябва да се поставят възможно най-рано, за да се даде възможност за развитие на зрителна острота. Обемът на акомодация при далекогледите хора обикновено е много по-висок, отколкото при еметропите. Техният цилиарен мускул е правилно напомпан, защото дори и при далечно зрение, когато в еметропите той почива, при далекогледите хора този мускул работи. Когато цилиарният мускул е претоварен при далекогледи хора, най-близката точка на ясно зрение започва да се отдалечава от очите. Има два начина да помогнете тук: предписвайте очила за постоянно носене, за да облекчите излишния стрес върху мускулите (с тези очила цилиарният мускул ще се напрегне наблизо при физиологични условия, като при еметропите) или дайте очила за четене само за облекчаване на прекомерния стрес. Първият метод е по-подходящ за деца, възрастните, които вече са развили обичаен тон на настаняване, харесват повече втория метод. Относителната акомодация обикновено се характеризира с обем. И го измерват в диоптри - с пробни лещи от комплекта. Относителната акомодация има две части: положителна и отрицателна. Отрицателната част е акомодацията, която сме изразходвали, за да видим ясно всеки обект; ние го определяме чрез метода на неутрализация с положителни очила: гледаме някакъв обект и поставяме положителни очила на очите си, като ги усилваме, докато обектът започне да се замъглява. . Силата на очилата, в които обектът все още е ясно видим, ще покаже количеството изразходвана акомодация. Положителната част е резервът от акомодация, тоест количеството, с което цилиарният мускул все още може да се свие, с други думи, резервът. Определя се по същия начин като отрицателната част, само на очите се поставят отрицателни лещи.
За да получите ясно изображение на обекта AB, лещата ще промени своя
фокусно разстояние (оптична мощност)
Публикувано на Allbest.ru
Подобни документи
Природата на звука и неговите източници. Основи на компютърното генериране на звук. Аудио входно/изходни устройства. Интензивността на звука като енергийна характеристика на звуковите вибрации. Разпределение на скоростта на звука. Амортизирани звукови вибрации.
тест, добавен на 25.09.2010 г
Естеството на звука, физическите характеристики и основите на методите за изследване на звука в клиниката. Специален случай на механични вибрации и вълни. Звуков бум и краткотраен звуков удар. Звукови измервания: ултразвук, инфразвук, вибрация и усещане.
резюме, добавено на 11/09/2011
Разпространение на звукови вълни в атмосферата. Зависимост на скоростта на звука от температурата и влажността. Възприемане на звукови вълни от човешкото ухо, честота и интензитет на звука. Влиянието на вятъра върху скоростта на звука. Характеристика на инфразвуците е затихването на звука в атмосферата.
лекция, добавена на 19.11.2010
Особености на възприемане на честотата на звуковите вибрации от човешкото ухо, паралелен спектрален анализ на входящите вибрации. Еквивалентна електрическа схема на слухов анализатор. Прагове за разграничаване на интензитета на звука, силата на звука и шума.
резюме, добавено на 16.11.2010 г
Измервайте и анализирайте данни за нивата на звука на източниците на звук около учениците в нашето училище и предлагайте начини за защита от шум. Физически характеристики на звука. Влиянието на звуците и шумовете върху човека. Измерване на силата на звука на вашия шепот, разговор.
лабораторна работа, добавена на 22.02.2016 г
Звукови вълни и природата на звука. Основни характеристики на звуковите вълни: скорост, разпространение, интензитет. Характеристики на звука и звуковите усещания. Ултразвукът и използването му в техниката и природата. Естеството на инфразвуковите вибрации, тяхното приложение.
резюме, добавено на 04.06.2010 г
Какво е звук? Разпространение на механичните трептения на средата в пространството. Височина и тембър на звука. Компресия и разреждане на въздуха. Разпространение на звука, звукови вълни. Отражение на звука, ехо. Човешка чувствителност към звуци. Влиянието на звуците върху човека.
резюме, добавено на 13.05.2015 г
Изследване на механизма на човешкото ухо. Дефиниране на понятието и физическите параметри на звука. Разпространение на звукови вълни във въздуха. Формула за изчисляване на скоростта на звука. Разглеждане на числото на Мах като характеристика на безразмерната скорост на газовия поток.
резюме, добавено на 18.04.2012 г
Локализация на слуховото възприятие по ниво на интензитет и времева разлика. Експериментално изследване на избора на най-добрите параметри за разположение на високоговорителите за създаване на съраунд звук или илюзията за източник на звук при промяна на ъгъла и височината между тях.
курсова работа, добавена на 25.01.2012 г
Проблемът с контрола на шума и начините за неговото решаване. Физически характеристики на звука. Допустимо ниво на шум; вредно въздействие върху човешкото тяло на звуци, надвишаващи нормата. Измерване и сравнителен анализ на силата на звука на различни източници на звук в училище.
Звукът е обект на слухово усещане. То се оценява от човек субективно. Всички субективни характеристики на слуховото усещане са свързани с обективните (физически) характеристики на звуковата вълна.
Човек различава възприеманите звуци по тембър, височина, обем.
Тембър – « цвета" на звука и се определя от неговия хармоничен спектър. Различните акустични спектри съответстват на различни тембри, дори когато основният им тон е един и същ. Тембърът е качествена характеристика на звука.
Височина на тона– субективна оценка на звуковия сигнал, в зависимост от честотата на звука и неговия интензитет. Колкото по-висока е честотата, главно на основния тон, толкова по-висока е височината на възприемания звук. Колкото по-голям е интензитетът, толкова по-ниска е възприеманата височина на звука.
Сила на звука – също субективна оценка, характеризираща степента на интензивност.
Силата на звука зависи главно от интензивността на звука. Възприемането на интензитета обаче зависи от честотата на звука. Звук с по-голям интензитет на една честота може да се възприеме като по-малко силен от звук с по-нисък интензитет на друга честота.
Опитът показва, че за всяка честота в обхвата на чуваемите звуци
(16 – 20.10 3 Hz) има така наречения праг на чуване. Това е минималният интензитет, при който ухото все още реагира на звук. Освен това за всяка честота има т. нар. праг на болка, т.е. стойността на интензитета на звука, който причинява болка в ухото. Колекциите от точки, съответстващи на прага на чуване и точки, съответстващи на прага на болка, образуват две криви на диаграмата (L,ν) (фиг. 1), които се екстраполират с пунктирана линия до пресичане.
Крива на прага на слуха (а), крива на прага на болка (б).
Областта, ограничена от тези криви, се нарича област на чуваемост. От горната диаграма по-специално става ясно, че по-малко интензивен звук, съответстващ на точка А, ще се възприема като по-силен от по-интензивен звук, съответстващ на точка Б, тъй като точка А е по-отдалечена от прага на чуваемост, отколкото точка Б.
4. Закон на Вебер-Фехнер.
Силата на звука може да бъде количествено определена чрез сравняване на слуховите усещания от два източника.
Създаването на скала за ниво на гръмкост се основава на психофизичния закон на Вебер-Фехнер. Ако увеличите дразненето в геометрична прогресия (т.е. същия брой пъти), тогава усещането за това дразнене се увеличава в аритметична прогресия (т.е. със същата стойност).
По отношение на звука това се формулира по следния начин: ако интензитетът на звука приеме поредица от последователни стойности, например a I 0 и 2 I 0,
a 3 I 0 ,….(a е определен коефициент, a > 1) и т.н., тогава те съответстват на усещанията за обем на звука E 0, 2 E 0, 3 E 0….. Математически това означава, че ниво на силата на звука, пропорционално на десетичния логаритъм на интензитета на звука. Ако има два звукови стимула с интензитет I и I 0, а I 0 е прагът на чуваемост, тогава според закона на Вебер-Фехнер нивото на силата на звука E и интензитетът I 0 са свързани по следния начин:
E= k log (I / I 0),
където k е коефициентът на пропорционалност.
Ако коефициентът k беше постоянен, би следвало, че логаритмичната скала на интензитетите на звука съответства на скалата на нивата на силата на звука. В този случай нивото на силата на звука, както и интензитетът, ще бъдат изразени в белове или децибели. Въпреки това, силната зависимост на k от честотата и интензитета на звука не позволява измерването на силата на звука да се сведе до просто използване на формулата: E = k log(I / I 0).
Традиционно се смята, че при честота от 1 kHz мащабите на нивата на звука и интензивността на звука напълно съвпадат, т.е. k = 1 и E B = log (I / I 0). За да се разграничат скалите на силата на звука и интензитета на звука, децибелите на скалата на нивото на силата на звука се наричат фонове (фон).
E f = 10 k log(I / I 0)
Силата на звука при други честоти може да бъде измерена чрез сравняване на звука, който се тества
с честота на звука 1 kHz.
Равни криви на гръмкост.Зависимостта на силата на звука от честотата на вибрациите в система за измерване на звука се определя на базата на експериментални данни с помощта на графики (фиг. 2), които се наричат криви на еднаква сила на звука. Тези криви характеризират зависимостта на нивото на интензивност Лот честотата ν звук при постоянно ниво на звука. Равни криви на гръмкост се наричат изофонемна.
Долният изофон съответства на прага на слуха (E = 0 фон). Горната крива показва горната граница на чувствителността на ухото, когато слуховото усещане се превръща в усещане за болка (E = 120 фон).
Всяка крива съответства на една и съща сила на звука, но различни интензитети, които при определени честоти предизвикват усещането за тази сила на звука.
Звукови измервания. За субективна оценка на слуха се използва методът на праговата аудиометрия.
Аудиометрия– метод за измерване на праговия интензитет на звуково възприятие за различни честоти. Специално устройство (аудиометър) определя прага на слухово усещане при различни честоти:
L p = 10 lg (I p / I 0),
където I p е праговият интензитет на звука, който води до появата на слухово усещане в субекта. Получават се криви - аудиограми, които отразяват зависимостта на прага на възприемане от честотата на тона, т.е. Това е спектралната характеристика на ухото на прага на чуване.
Чрез сравняване на аудиограмата на пациента (фиг. 3, 2) с нормалната крива на прага на слухово усещане (фиг. 3, 1) се определя разликата в нивата на интензитет ∆L=L 1 –L 2. L 1 – ниво на интензитет на прага на чуване на нормално ухо. L 2 - ниво на интензитет на прага на слуха на тестваното ухо. Кривата за ∆L (фиг. 3, 3) се нарича загуба на слуха.
Аудиограмата, в зависимост от естеството на заболяването, има различен вид от аудиограмата на здраво ухо.
Звукомери– уреди за измерване на обемни нива. Звукомерът е оборудван с микрофон, който преобразува звуковия сигнал в електрически. Нивото на силата на звука се записва от циферблат или цифрово измервателно устройство.
5. Физика на слуха: звукопроводими и звукоприемни части на слуховия апарат. Теории на Хелмхолц и Бекеси.
Физиката на слуха е свързана с функциите на външното (1,2 фиг. 4), средното (3, 4, 5, 6 фиг. 4) и вътрешното ухо (7-13 фиг. 4).
Схематично представяне на основните елементи на слуховата система на човека: 1 - ушна мида, 2 - външен слухов канал, 3 - тъпанче, 4, 5, 6 - осикуларна система, 7 - овален прозорец (вътрешно ухо), 8 - scala vestibularis, 9 - кръгъл прозорец, 10 - scala tympani, 11 - helicotrema, 12 - кохлеарен канал, 13 - основна (базиларна) мембрана.
Въз основа на функциите, изпълнявани в човешкия слухов апарат, можем да различим звукопроводящи и звукоприемни части, основните елементи на които са представени на фиг. 5.
1 - ушна мида, 2 - външен слухов канал, 3 - тъпанче, 4 - костна система, 5 - кохлея, 6 - основна (базиларна мембрана, 7 - рецептори, 8 - разклонение на слуховия нерв.
Основната мембрана е много интересна структура, има честотно-селективни свойства. Това беше забелязано от Хелмхолц, който си представи основната мембрана като подобна на поредица от конструирани струни на пиано. Според Хелмхолц всеки участък от базиларната мембрана резонира с определена честота. Нобеловият лауреат Бекеси доказа, че тази резонансна теория е погрешна. Работата на Bekesy показа, че основната мембрана е хетерогенна линия на предаване на механично възбуждане. Когато е изложена на акустичен стимул, вълна се разпространява по основната мембрана. В зависимост от честотата, тази вълна затихва по различен начин. Колкото по-ниска е честотата, толкова по-далеч от овалния прозорец (7 Фиг. 4) вълната се разпространява по основната мембрана, преди да започне да затихва. Например вълна с честота 300 Hz, преди да започне затихването, се простира на приблизително 25 mm от овалния прозорец, а вълна с честота 100 Hz достига своя максимум близо до 30 mm.
Според съвременните концепции възприемането на височината се определя от позицията на максималните вибрации на основната мембрана. Тези вибрации, действайки върху рецепторните клетки на кортиевия орган, предизвикват възникването на потенциал на действие, който се предава по слуховите нерви към кората на главния мозък. Мозъкът най-накрая обработва входящите сигнали.
Зареждане...