Caractéristiques physiologiques du son. Caractéristiques de la sensation auditive. Demande de service

Son– des vibrations dans la gamme de fréquences audibles par l’homme, se propageant sous forme d’ondes dans des milieux élastiques. Bruit - une combinaison chaotique de sons de force et de fréquence différentes. La source de bruit est tout processus provoquant des changements de pression locaux ou des vibrations mécaniques dans des milieux solides, liquides et gazeux.

Les sensations sonores sont perçues par les organes auditifs humains lorsqu'ils sont exposés à des ondes sonores dont la fréquence est comprise entre 16 Hz et 20 000 Hz. Les oscillations avec une fréquence inférieure à 16 Hz sont appelées infrasons et supérieures à 20 000 Hz - ultrasons.

L'origine du bruit peut être mécanique, aérohydrodynamique et électromagnétique.

Bruit mécanique se produit à la suite d'impacts sur les parties articulées des machines, de leurs vibrations, lors de l'usinage de pièces, dans les engrenages des roulements, etc. La puissance du rayonnement sonore d'une surface qui vibre dépend de l'intensité des vibrations des surfaces vibrantes, de leurs tailles, formes, modes de fixation, etc.

Bruit aérohydrodynamique apparaît à la suite de pulsations de pression dans les gaz et les liquides lors de leur déplacement dans les canalisations et les canaux (turbomachines, unités de pompage, systèmes de ventilation, etc.).

Bruit électromagnétique est le résultat de l'étirement et de la flexion de matériaux ferromagnétiques lorsqu'ils sont exposés à des champs électromagnétiques alternatifs (machines électriques, transformateurs, selfs, etc.).

L'impact du bruit sur l'homme se manifeste de l'irritation subjective aux changements pathologiques objectifs dans la fonction des organes auditifs, du système nerveux central, du système cardiovasculaire et des organes internes.

La nature de l'impact sonore est déterminée par ses caractéristiques physiques (niveau, composition spectrale, etc.), la durée d'exposition et l'état psychophysiologique d'une personne.

Réduit par le bruit attention, performance. Le bruit perturbe le sommeil et le repos des gens.

Toute une variété de troubles névrotiques et cardiaques, dysfonctionnements du tractus gastro-intestinal, de l'audition, etc., qui surviennent sous l'influence du bruit, sont combinés dans un complexe de symptômes de « maladie du bruit » .

D'un point de vue physique, le son se caractérise fréquence de vibration, pression acoustique, intensité ou force du son. Conformément au Règlement Sanitaire 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 « Bruit sur les lieux de travail, dans les bâtiments résidentiels et publics et dans les zones résidentielles », les principales caractéristiques du bruit sont fréquence de vibration, pression acoustique et niveau sonore.

Pression sonore R.(Pa) – composante variable de la pression de l'air ou du gaz résultant des vibrations sonores, Pa.

Lorsqu’une onde sonore se propage, un transfert d’énergie se produit. L'énergie transférée par une onde sonore par unité de temps à travers une surface perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde est appelée intensité sonore je(W/m2) :

,

Où R.– pression acoustique, Pa ; ρ – densité du milieu de propagation du son, kg/m 3 ; C – vitesse du son dans l'air, m/s.

Le système auditif humain a une sensibilité inégale aux sons de différentes fréquences. L'organe auditif humain est capable de percevoir des vibrations sonores dans une certaine gamme d'intensités, limitées par des seuils supérieur et inférieur, en fonction de la fréquence sonore (Fig. 1).

Seuil d'audition a une valeur minimale à environ 1000 Hz. Par intensité ou force du son je o elle est égale à 10 -12 W/m 2, et en termes de pression acoustique P o– 2x10 -5 Pa. Seuil de la douleur à une fréquence de 1000 Hz en intensité je max est égal à 10 W/m 2, et en termes de pression acoustique - Pmax= 2x10 -5 Pa. Donc pour référence un son d'une fréquence de 1000 Hz est accepté. Entre le seuil d'audibilité et le seuil de douleur se situe plage d'audibilité .

L’oreille humaine ne réagit pas aux changements sonores absolus, mais relatifs. Selon la loi de Weber-Fechner, l'effet irritant du bruit sur une personne est proportionnel au logarithme décimal du carré de la pression acoustique. Ainsi, des niveaux logarithmiques sont utilisés pour caractériser le bruit :

niveau d'intensité sonore L Je et niveau de pression acoustique LP. Ils sont mesurés en décibels et déterminés en conséquence par les formules :

, dB,

, dB,

Où je Et Je o - intensité sonore réelle et seuil, respectivement, W/m 2 ; R. Et R o- pression acoustique réelle et seuil, respectivement, Pa.

Unité blanc nommé après Alexandra Graham Bell- scientifique, inventeur et homme d'affaires d'origine écossaise, l'un des fondateurs de la téléphonie (eng. Alexander Graham Bell; 3 mars 1847 (18470303), Édimbourg, Écosse - 2 août 1922, Baddeck, Nouvelle-Écosse, Canada).

Figure 1. Zone de perception auditive humaine

Un bel est une valeur extrêmement petite : un changement de volume à peine perceptible correspond à 1 dB (correspond à un changement d'intensité sonore de 26 % ou de pression acoustique de 12 %).

L'échelle logarithmique en dB (0...140) permet de déterminer les caractéristiques purement physiques du bruit, quelle que soit la fréquence. Dans le même temps, la plus grande sensibilité du système auditif humain se produit aux fréquences de 800 à 1 000 Hz et la plus faible à 20 à 100 Hz. Ainsi, pour rapprocher les résultats des mesures subjectives de la perception subjective, le concept niveau de pression acoustique corrigé. L'essence de la correction est l'introduction de corrections à la valeur mesurée du niveau de pression acoustique en fonction de la fréquence. Correction la plus utilisée UN. Niveau de pression acoustique corrigé L A = L Р – ΔL A appelé niveau sonore.

Les principaux paramètres physiques caractérisant le bruit en tout point de l'espace, du point de vue de la protection du travail, sont : pression sonore P. , intensité sonore I, fréquence F , puissance acoustique W, niveaux de pression acoustique L P , intensité L je et puissance L w .

Pression sonore - il s'agit d'une composante variable de la pression atmosphérique résultant des vibrations d'une source sonore, superposée à la pression atmosphérique et provoquant sa fluctuation (oscillation). Ainsi, la pression acoustique est définie comme la différence entre la valeur instantanée de la pression totale et la pression moyenne observée dans le milieu en l'absence de source sonore. Unité de mesure – ​​​​Pa (N/m2).

L'audition est affectée par le carré de la pression acoustique

Où T 0 – temps de moyenne, T= 30-100 ms ;

R( t ) – valeur instantanée de la pression acoustique totale.

Lorsqu’une onde sonore se propage, un transfert d’énergie se produit. La quantité d'énergie sonore par unité de surface et passant en une seconde dans la direction de propagation des ondes est appelée l'intensité sonore.

Intensité J. et la pression sonore R. sont liés les uns aux autres par la relation

, (2)

Où R. - valeur quadratique moyenne de la pression acoustique, Pa ;

 - densité du milieu, kg/m3.

Avec - vitesse de propagation du son, m/s .

La pression acoustique et l'intensité sonore sont des caractéristiques du champ sonore dans une certaine zone de l'espace et ne caractérisent pas directement la source de bruit. Une caractéristique de la source de bruit elle-même est sa puissance sonore ( W). Cette grandeur caractérise une certaine quantité d'énergie dépensée par une source sonore par unité de temps pour exciter une onde sonore. La puissance sonore de la source détermine l'intensité des ondes générées. Plus l’intensité d’une onde donnée est élevée, plus le volume du son est élevé. Dans des conditions normales, une source sonore rayonne de l’énergie quel que soit son environnement, tout comme un foyer électrique rayonne de la chaleur. L'unité de puissance de la source sonore est le Watt (W) . En conditions réelles, la puissance d'une source sonore varie dans une très large plage : de 10 -12 à plusieurs millions de watts (Tableau 1). La pression et l’intensité sonore varient dans les mêmes larges limites.

L’oreille humaine ne peut pas déterminer la pression acoustique en unités absolues, mais peut comparer la pression de différentes sources sonores. C'est pourquoi, et compte tenu également de la large plage de pression acoustique utilisée pour la déterminer, ils utilisent une échelle logarithmique relative, qui permet de réduire fortement la plage de valeurs des grandeurs mesurées. Chaque division d'une telle échelle correspond à un changement d'intensité sonore, de pression acoustique ou d'une autre valeur non pas d'un certain nombre d'unités, mais d'un certain nombre de fois.

L'utilisation d'une échelle logarithmique s'est avérée possible et pratique en raison de la caractéristique physiologique de notre audition : elle réagit de la même manière aux changements relativement égaux de l'intensité sonore. Par exemple, des augmentations de l'intensité sonore d'un facteur dix (de 0,1 à 1, de 1 à 10 ou de 10 à 100 W/m2) sont estimées comme des augmentations à peu près égales de l'intensité sonore. Lorsqu'un nombre augmente dans le même rapport, son logarithme augmente également du même nombre d'unités ( ℓ q 10 = 1, ℓ q 100 = 2 ;ℓq 1000 = 3 etc.), ce qui reflète la caractéristique de l’audition mentionnée ci-dessus.

Le logarithme décimal du rapport de deux intensités sonores est appelé le niveau de l'un d'eux par rapport à l'autre L . L'unité de niveau est Bel ( B ), cela correspond à un rapport d'intensités égalisées égal à 10. S'ils diffèrent de 100, 1000, 10000 fois, alors les niveaux ont une différence de 2, 3, 4 Bel - une valeur trop grande, donc dans les mesures pratiques ils utilisent des dixièmes de un Bel - décibels (dB). Il est possible de mesurer en décibels non seulement des rapports, mais aussi les grandeurs d'intensités ou de pressions acoustiques elles-mêmes. Conformément aux exigences de l'Organisation internationale de normalisation (ISO), nous avons convenu de prendre l'intensité égale à J = 10 -12 W/m 2 comme niveau sonore nul. Il s'agit du niveau sonore zéro (seuil). Alors l’intensité de tout son ou bruit peut s’écrire :

a) niveau d'intensité sonore,

,

Où J. o - valeur d'intensité seuil égale à 10 -12 W/m2

b) niveau de pression acoustique

Tableau 1

Puissance sonore de diverses sources

Les niveaux d’intensité sonore et de pression acoustique sont liés comme suit :

, (5)

Où  Ô Et Avec Ô - densité du milieu et vitesse du son à atmosphère normale

conditions;

 et Avec - densité du milieu et vitesse du son dans l'air lors des mesures.

Seuils Jo sélectionné de telle sorte que dans des conditions atmosphériques normales (  =  Ô Et c = c Ô ) niveau de pression acoustique L égal au niveau d'intensité L oui(L = L à )

c) niveau de puissance sonore

, (6)

Où R. 0 - valeur seuil de puissance acoustique égale à 10 -12 W.

Spectre de fréquences . La dépendance de la pression acoustique ou de la puissance acoustique en tant que grandeurs physiques sur le temps peut être représentée comme la somme d'un nombre fini ou infini d'oscillations sinusoïdales simples de ces grandeurs. La dépendance des valeurs efficaces de ces composantes sinusoïdales (ou de leurs niveaux de décibels correspondants) à la fréquence est appelée Spectre de fréquences ou simplement spectre .

En parlant de spectre, il est nécessaire d'indiquer la largeur des bandes de fréquences dans lesquelles le spectre est déterminé. Les bandes d'octave et de troisième octave les plus couramment utilisées. Bande d'octave (octave) – une bande de fréquence dans laquelle la fréquence limite supérieure F gr.v deux fois la taille du fond F gr.n. Dans la troisième bande d'octave, le rapport est de 1,26. La bande de fréquence est déterminée par la fréquence moyenne géométrique

. (7)

Les valeurs de la moyenne géométrique et des fréquences limites des bandes d'octave adoptées pour l'évaluation hygiénique du bruit sont données dans le tableau 2.

Tableau 2

Moyenne géométrique et fréquences limites des bandes d'octave

Géométrie moyenne- fréquence ric,
Gamme de fréquences,

Dans la pratique de la normalisation et de l'évaluation du bruit, le spectre est généralement compris comme la dépendance des niveaux de pression acoustique dans les bandes de fréquences d'octave ou de troisième octave par rapport à la fréquence moyenne géométrique de ces bandes. Le spectre est présenté sous forme de tableaux ou de graphiques.

La nature du spectre, et donc du bruit de production, peut être basse fréquence, moyenne fréquence et haute fréquence :

– basse fréquence - spectre avec une pression acoustique maximale dans la gamme de fréquences jusqu'à 300 Hz ;

– moyenne fréquence - spectre avec une pression acoustique maximale dans la gamme de fréquences 300 – 800 Hz ;

- haute fréquence – spectre avec une pression acoustique maximale dans la gamme de fréquences supérieure à 800 Hz.

Les bruits sont également divisés en :

– le haut débit, avec un spectre continu de plus d'une octave (bruit du matériel roulant, chute d'eau) ;

– tonal, dans le spectre duquel se trouvent des tonalités discrètes audibles (sonnerie, sifflement, sirène, etc.). La nature tonale du bruit est établie en mesurant dans des bandes de fréquences d'un tiers d'octave sur la base du niveau dans une bande dépassant les bandes voisines d'au moins 10 dB. .

Sur la base des caractéristiques temporelles, le bruit est divisé en bruit constant, dont le niveau ne change pas dans le temps de plus de 5 dB au cours d'une journée de travail de huit heures, et en niveaux non constants dont le niveau change constamment de plus de 5 dB.

Une personne distingue les sons par leur fréquence et leur volume. La hauteur d'un son est déterminée par sa fréquence et le volume est déterminé par son intensité. Plus la fréquence est élevée, plus le son est perçu haut.

Les sons apportent des informations vitales à une personne - avec leur aide, nous communiquons, écoutons de la musique, reconnaissons les voix de personnes familières. Le monde des sons qui nous entoure est varié et complexe, mais nous y parcourons assez facilement et pouvons distinguer avec précision le chant des oiseaux du bruit d'une rue de la ville.

• Onde sonore- une onde longitudinale élastique qui provoque des sensations auditives chez l'homme. Les vibrations d'une source sonore (par exemple des cordes ou des cordes vocales) provoquent l'apparition d'une onde longitudinale. Ayant atteint l'oreille humaine, les ondes sonores provoquent des vibrations forcées du tympan avec une fréquence égale à la fréquence de la source. Plus de 20 000 terminaisons réceptrices filiformes situées dans l'oreille interne convertissent les vibrations mécaniques en impulsions électriques. Lorsque les impulsions sont transmises au cerveau par les fibres nerveuses, une personne éprouve certaines sensations auditives.

Ainsi, lors de la propagation d'une onde sonore, des caractéristiques du milieu telles que la pression et la densité changent.

Les ondes sonores perçues par les organes auditifs provoquent des sensations sonores.

Les ondes sonores sont classées par fréquence comme suit :

• infrason (ν < 16 Гц);
• son audible par l'homme(16 Hz< ν < 20000 Гц);
• ultrason(ν > 20 000 Hz) ;
• hyperson(10 9 Hz< ν < 10 12 -10 13 Гц).

Une personne n'entend pas les infrasons, mais perçoit ces sons d'une manière ou d'une autre. Par exemple, des expériences ont montré que les infrasons provoquent des sensations désagréables et dérangeantes.

De nombreux animaux peuvent percevoir les fréquences ultrasonores. Par exemple, les chiens peuvent entendre des sons jusqu’à 50 000 Hz et les chauves-souris peuvent entendre des sons jusqu’à 100 000 Hz. Les infrasons, qui s'étendent sur des centaines de kilomètres dans l'eau, aident les baleines et de nombreux autres animaux marins à naviguer dans l'eau.

Caractéristiques physiques du son

L’une des caractéristiques les plus importantes des ondes sonores est leur spectre.

• Spectre est l'ensemble des différentes fréquences qui composent un signal sonore donné. Le spectre peut être continu ou discret.

Spectre continu signifie que cet ensemble contient des ondes dont les fréquences remplissent toute la plage spectrale spécifiée.

Spectre discret signifie la présence d'un nombre fini d'ondes avec certaines fréquences et amplitudes qui forment le signal en question.

Selon le type de spectre, les sons sont divisés en bruits et tonalités musicales.

• Bruit- une combinaison de nombreux sons différents à court terme (craquement, bruissement, bruissement, cognement, etc.) - représente la superposition d'un grand nombre de vibrations avec des amplitudes similaires, mais des fréquences différentes (a un spectre continu). Avec le développement de l'industrie, un nouveau problème est apparu : la lutte contre le bruit. Même un nouveau concept de « pollution sonore » de l’environnement a émergé. Le bruit, surtout celui de forte intensité, n'est pas seulement ennuyeux et fatiguant, il peut également nuire gravement à votre santé.

• Tonalité musicale est créé par les vibrations périodiques d'un corps sonore (diapason, corde) et représente une vibration harmonique d'une fréquence.

À l'aide de tonalités musicales, un alphabet musical est créé - des notes (do, re, mi, fa, sol, la, si), qui permettent de jouer la même mélodie sur différents instruments de musique.

• Son musical(consonance) est le résultat de la superposition de plusieurs sons musicaux retentissant simultanément, à partir desquels peut être identifié le ton principal correspondant à la fréquence la plus basse. La tonalité fondamentale est aussi appelée première harmonique. Tous les autres tons sont appelés harmoniques. Les harmoniques sont appelées harmoniques si leurs fréquences sont des multiples de la fréquence du ton fondamental. Ainsi, le son musical possède un spectre discret.

Tout son, en plus de la fréquence, est caractérisé par son intensité. Ainsi, un avion à réaction peut créer un son d'une intensité d'environ 10 3 W/m 2, des amplificateurs puissants lors d'un concert en salle - jusqu'à 1 W/m 2, une rame de métro - environ 10 -2 W/m 2.

Pour provoquer des sensations sonores, l’onde doit avoir une certaine intensité minimale, appelée seuil d’audibilité. L'intensité des ondes sonores à laquelle se produit la sensation de douleur pressante est appelée seuil de douleur ou seuil de douleur.

L'intensité sonore détectée par l'oreille humaine se situe dans une large plage : de 10 à 12 W/m2 (seuil d'audition) à 1 W/m2 (seuil de douleur). Une personne peut entendre des sons plus intenses, mais en même temps elle ressentira de la douleur.

Niveau d'intensité sonore L déterminé sur une échelle dont l'unité est le bel (B) ou, le plus souvent, le décibel (dB) (un dixième de bel). 1 B est le son le plus faible que notre oreille perçoit. Cette unité porte le nom de l'inventeur du téléphone, Alexander Bell. Mesurer le niveau d'intensité en décibels est plus simple et donc accepté en physique et en technologie.

Niveau d'intensité L de tout son en décibels est calculé grâce à l'intensité du son à l'aide de la formule

\(L=10\cdot lg\left(\frac(I)(I_0)\right),\)

Où je- l'intensité d'un son donné, je 0 - intensité correspondant au seuil auditif.

Le tableau 1 montre le niveau d'intensité de divers sons. Ceux qui sont exposés à des niveaux de bruit supérieurs à 100 dB pendant leur travail doivent utiliser des écouteurs.

Tableau 1

Niveau d'intensité ( L) des sons

Caractéristiques physiologiques du son

Les caractéristiques physiques du son correspondent à certaines caractéristiques physiologiques (subjectives) associées à sa perception par une personne spécifique. Cela est dû au fait que la perception du son n'est pas seulement un processus physique, mais aussi physiologique. L'oreille humaine perçoit les vibrations sonores de certaines fréquences et intensités (ce sont des caractéristiques objectives du son qui ne dépendent pas d'une personne) différemment, en fonction des « caractéristiques du récepteur » (les caractéristiques individuelles subjectives de chaque personne influencent ici).

Les principales caractéristiques subjectives du son peuvent être considérées comme l'intensité sonore, la hauteur et le timbre.

• Volume(le degré d'audibilité d'un son) est déterminé à la fois par l'intensité du son (l'amplitude des vibrations de l'onde sonore) et par la sensibilité différente de l'oreille humaine à différentes fréquences. L'oreille humaine est plus sensible dans la gamme de fréquences allant de 1 000 à 5 000 Hz. Lorsque l'intensité augmente 10 fois, le niveau de volume augmente de 10 dB. De ce fait, un son de 50 dB est 100 fois plus intense qu’un son de 30 dB.

• Pas déterminé par la fréquence des vibrations sonores qui ont la plus haute intensité du spectre.

• Timbre(nuance du son) dépend du nombre d'harmoniques ajoutés au ton fondamental et de leur intensité et de leur fréquence. Par timbre, nous pouvons facilement distinguer les sons d’un violon et d’un piano, d’une flûte et d’une guitare, ainsi que les voix des gens (Tableau 2).

Tableau 2

Fréquence ν des oscillations de diverses sources sonores

Source sonore	ν, Hz	Source sonore	ν, Hz
Voix masculine:	100 - 7000	Contrebasse	60 - 8 000
basse	80 - 350	Violoncelle	70 - 8 000
baryton	100 - 400	Tuyau	60 - 6000
ténor	130 - 500	Saxophone	80 - 8000
Voix féminine:	200 - 9000	Piano	90 - 9000
contralto	170 - 780	Tonalités musicales:
mezzo-soprano	200 - 900	Note avant	261,63
soprano	250 - 1000	Note concernant	293,66
soprano colorature	260 - 1400	Note mi	329,63
Organe	22 - 16000	Note F	349,23
Flûte	260 - 15000	Note sel	392,0
Violon	260 - 15000	Note la	440,0
Harpe	30 - 15000	Note si	493,88
Tambour	90 - 14000

Vitesse du son

La vitesse du son dépend des propriétés élastiques, de la densité et de la température du milieu. Plus les forces élastiques sont importantes, plus les vibrations des particules sont transmises rapidement aux particules voisines et plus l'onde se propage rapidement. Par conséquent, la vitesse du son dans les gaz est inférieure à celle des liquides et, en règle générale, inférieure à celle des solides (tableau 3). Dans le vide, les ondes sonores, comme toutes les ondes mécaniques, ne se propagent pas, puisqu'il n'y a pas d'interactions élastiques entre les particules du milieu.

Tableau 3.

Vitesse du son dans divers médias

La vitesse du son dans les gaz parfaits augmente avec l'augmentation de la température proportionnellement à \(\sqrt(T),\) où T- température absolue. Dans l'air, la vitesse du son est υ = 331 m/s à température t= 0 °C et υ = 343 m/s à température t= 20 °C. Dans les liquides et les métaux, la vitesse du son diminue généralement avec l'augmentation de la température (l'eau est une exception).

La vitesse de propagation du son dans l'air a été déterminée pour la première fois en 1640 par le physicien français Marin Mersenne. Il a mesuré l'intervalle de temps entre les instants du flash et le bruit d'un coup de feu. Mersenne a déterminé que la vitesse du son dans l'air est de 414 m/s.

Application du son

Nous n'avons pas encore appris à utiliser les infrasons dans la technologie. Mais l’échographie est devenue largement utilisée.

• Une méthode d'orientation ou d'étude des objets environnants, basée sur l'émission d'impulsions ultrasonores avec la perception ultérieure d'impulsions réfléchies (échos) de divers objets, est appelée écholocation, et les appareils correspondants - écholocalisateurs.

Les animaux dotés de la capacité d'écholocation sont bien connus : les chauves-souris et les dauphins. En termes de perfection, les écholocateurs de ces animaux ne sont pas inférieurs, et à bien des égards supérieurs (en fiabilité, précision, efficacité énergétique) aux écholocateurs modernes créés par l'homme.

Les écholocateurs utilisés sous l'eau sont appelés sonars ou sonars (le nom sonar est formé des premières lettres de trois mots anglais : sound - sound ; navigation - navigation ; range - range). Les sonars sont indispensables pour étudier les fonds marins (son profil, sa profondeur), pour détecter et étudier divers objets se déplaçant en profondeur sous l'eau. Avec leur aide, il est facile de détecter aussi bien des objets ou des animaux de grande taille que des bancs de petits poissons ou de crustacés.

Les ondes ultrasonores sont largement utilisées en médecine à des fins de diagnostic. Les échographes vous permettent d'examiner les organes internes d'une personne. Les rayons ultrasonores, contrairement aux rayons X, sont inoffensifs pour l’homme.

Littérature

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CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES ET PHYSIOLOGIQUES DU SON

Caractéristiques physiques et physiologiques du son. Diagramme auditif. Niveau d'intensité et niveau de volume du son, leurs unités de mesure.

Les caractéristiques physiques des ondes acoustiques et, en particulier, des ondes sonores sont de nature objective et peuvent être mesurées par des instruments appropriés en unités standard. La sensation auditive apparaissant sous l'influence des ondes sonores est subjective, cependant, ses caractéristiques sont largement déterminées par les paramètres de l'effet physique.

L'intensité sonore I, comme indiqué précédemment, est l'énergie d'une onde sonore incidente sur une unité de surface par unité de temps et est mesurée en W/m2. Cette caractéristique physique détermine le niveau de sensation auditive. ce qu'on appelle le volume, qui est un paramètre physiologique subjectif. La relation entre l’intensité et le volume n’est pas directement proportionnelle. Pour l’instant, notons seulement qu’à mesure que l’intensité augmente, la sensation d’intensité sonore augmente également. L'intensité sonore peut être quantifiée en comparant les sensations auditives produites par des ondes sonores provenant de sources d'intensités différentes.

Lorsque le son se propage dans un milieu, une pression supplémentaire apparaît, se déplaçant de la source sonore vers le récepteur. L'ampleur de cette pression acoustique R. représente également les caractéristiques physiques du son et de son milieu de propagation. Elle est liée à l'intensité par le rapport

La fréquence des vibrations harmoniques sonores détermine ce côté de la sensation sonore, appelé hauteur du son. Si les vibrations sonores sont périodiques, mais n'obéissent pas à une loi harmonique, alors la hauteur du son est estimée par l'oreille en fonction de la fréquence du ton fondamental (la première composante harmonique de la série de Fourier), dont la période coïncide avec la période de l'effet sonore complexe.

Les sensations auditives ne se forment que lorsque l'intensité des ondes sonores dépasse une certaine valeur minimale appelée seuil auditif. Pour différentes fréquences de la gamme audio, ce seuil a des valeurs différentes, c'est-à-dire L'aide auditive a une sensibilité spectrale.

La composition spectrale des vibrations sonores est déterminée par le nombre de composantes harmoniques et le rapport de leurs amplitudes, et caractérise le timbre du son. Le timbre, en tant que caractéristique physiologique de la sensation auditive, dépend également dans une certaine mesure de la vitesse de montée et de la variabilité du son.

À mesure que l’intensité du son augmente, la sensation de volume augmente naturellement. Cependant, les ondes sonores d’une intensité d’environ 1 à 10 W/m2 provoquent une sensation de douleur. La valeur d’intensité au-dessus de laquelle la douleur apparaît est appelée seuil de douleur. Comme le seuil auditif, il dépend également de la fréquence du son, quoique dans une moindre mesure. La plage d'intensités sonores entre le seuil de douleur et le seuil auditif correspondant à la gamme de fréquences 16-20 000 Hz. appelé la plage auditive.

La relation quantitative entre eux est établie sur la base de la loi de Weber-Fechner. reliant le degré de sensation et l'intensité du stimulus qui l'a provoqué : la sensation croît selon une progression arithmétique si l'intensité du stimulus augmente géométriquement. En d'autres termes : la réponse physiologique (dans ce cas, le volume) au stimulus (intensité sonore ) n'est pas directement proportionnel à l'intensité du stimulus, mais augmente avec son augmentation de manière significativement plus faible - proportionnelle au logarithme de l'intensité du stimulus.

Pour établir une relation quantitative entre l'intensité et l'intensité sonore, nous introduisons le niveau d'intensité sonore (L) - une valeur proportionnelle au logarithme décimal du rapport d'intensité sonore

Coefficient P. dans la formule détermine l'unité de mesure du niveau d'intensité sonore. Habituellement, n = 10 est pris, alors la valeur L mesuré en décibels (dB). Au seuil d'audition (/ = 1o) niveau d'intensité sonore I=0, et au seuil de douleur (I = 10 W/m2) -- L = 130 dB. Si, par exemple, l'intensité sonore est de 10^-7 W/m2 (ce qui correspond à une conversation normale), alors il résulte de la formule que son niveau d'intensité est de 50 dB.

Niveau de volume sonore (souvent appelé simplement volume) E est lié au niveau d’intensité Ј par la relation :

E= kL,

Où À- un certain coefficient de proportionnalité dépendant de la fréquence et de l'intensité du son.

Cependant, en raison de la dépendance du seuil auditif à la fréquence, le niveau du volume change également avec la fréquence. Par exemple, un son avec un niveau d’intensité de 20 dB et une fréquence de 1000 Hz sera perçu nettement plus fort qu’un son avec le même niveau d’intensité mais une fréquence de 100 Hz. Le même niveau de volume à ces fréquences sera atteint si le niveau d'intensité pour 1000 Hz est de 20 dB. et pour 100 Hz --50 dB. Pour ces raisons, une unité spéciale appelée bruit de fond est introduite pour mesurer le niveau sonore.

Pour une fréquence de 1000 Hz, le niveau d'intensité en décibels et le niveau de volume en fond sont considérés comme identiques. Aux autres fréquences de la plage audible, des corrections appropriées doivent être apportées pour passer des décibels aux arrière-plans. Cette transition peut être réalisée en utilisant des courbes de volume égal.

Transport actif d'ions à travers une biomembrane. Types de pompes ioniques. Principe de fonctionnement de la pompe sodium-potassium.

L'une des principales propriétés d'une cellule nerveuse est la présence d'une polarisation électrique constante de son potentiel membranaire. Le potentiel membranaire est maintenu sur la membrane tant que la cellule est vivante et ne disparaît qu'à sa mort.

La raison de l'apparition du potentiel membranaire :

1. Le potentiel de repos apparaît principalement en relation avec distribution asymétrique du potassium (asymétrie ionique) des deux côtés de la membrane. Sa concentration dans la cellule étant environ 30 fois supérieure à celle du milieu extracellulaire, il existe un gradient de concentration transmembranaire qui favorise la diffusion du potassium hors de la cellule. Lorsque chaque ion potassium positif quitte la cellule, il laisse derrière lui une charge négative déséquilibrée (anions organiques). Ces charges provoquent un potentiel négatif à l'intérieur de la cellule.

2. L'asymétrie ionique est une violation de l'équilibre thermodynamique, et les ions potassium devraient progressivement quitter la cellule et les ions sodium devraient y entrer. Pour maintenir une telle perturbation, il faut de l’énergie dont la dépense contrecarrerait l’égalisation thermique de la concentration.

Parce que l'asymétrie ionique est associée à l'état vivant et disparaît avec la mort, cela signifie que cette énergie est fournie par le processus vital lui-même, c'est-à-dire métabolisme . Une partie importante de l'énergie métabolique est dépensée pour maintenir la répartition inégale des ions entre le cytoplasme et l'environnement.

Transport d'ions actif/pompe à ions - un mécanisme qui peut transporter les ions de la cellule ou dans la cellule contre des gradients de concentration (localisé dans la membrane superficielle de la cellule et est un complexe d'enzymes qui utilisent l'énergie libérée lors de l'hydrolyse de l'ATP pour le transfert).

L'asymétrie des ions chlore peut également être maintenue par le processus de transport actif.

La répartition inégale des ions conduit à l'apparition de gradients de concentration entre le cytoplasme cellulaire et le milieu extérieur : le gradient de potassium est dirigé de l'intérieur vers l'extérieur, et le gradient de sodium et de chlorure est dirigé de l'extérieur vers l'intérieur.

La membrane n’est pas complètement imperméable et est capable de laisser passer les ions dans une certaine mesure. Cette capacité n'est pas la même pour les différents ions à l'état de repos de la cellule - elle est nettement plus élevée pour les ions potassium que pour les ions sodium. Par conséquent, le principal ion qui peut diffuser dans une certaine mesure à travers la membrane cellulaire au repos est l’ion potassium.

Dans une telle situation, la présence d’un gradient de potassium entraînera un flux faible mais perceptible d’ions potassium hors de la cellule.

Au repos, la polarisation électrique constante de la membrane cellulaire est créée principalement par le courant de diffusion des ions potassium à travers la membrane cellulaire.

Transport actif primaire

L'action du transport passif à travers une membrane, au cours de laquelle les ions se déplacent le long de leur gradient électrochimique, doit être équilibrée par leur transport actif contre les gradients correspondants. Sinon, les gradients ioniques disparaîtraient complètement et les concentrations d’ions des deux côtés de la membrane s’équilibreraient. Cela se produit lorsque le transport actif à travers la membrane est bloqué par le refroidissement ou par l'utilisation de certains poisons. Il existe plusieurs systèmes de transport actif d'ions dans la membrane plasmique (pompes à ions) :

1) Pompe sodium-potassium

2) Pompe à calcium

3) Pompe à hydrogène.

Pompe sodium-potassium existe dans les membranes plasmiques de toutes les cellules animales et végétales. Il pompe les ions sodium hors des cellules et pousse les ions potassium dans les cellules. En conséquence, la concentration de potassium dans les cellules dépasse largement la concentration d’ions sodium. La pompe sodium-potassium est l'une des protéines membranaires intégrales. Il possède des propriétés enzymatiques et est capable d'hydrolyser l'acide adénosine triphosphorique (ATP), qui est la principale source et stockage d'énergie métabolique dans la cellule. Pour cette raison, cette protéine intégrale est appelée ATPase sodium-potassium . La molécule d'ATP se décompose en une molécule d'acide adénosine diphosphorique (ADP) et en phosphate inorganique.

Ainsi, la pompe sodium-potassium réalise un antiport transmembranaire des ions sodium et potassium. La molécule pompe existe sous deux conformations principales dont la transformation mutuelle est stimulée par l’hydrolyse de l’ATP. Ces conformations fonctionnent comme des transporteurs de sodium et de potassium. Lorsque la molécule d’ATP est décomposée par l’ATPase sodium-potassium, le phosphate inorganique se fixe à la protéine. Dans cet état, l'ATPase sodium-potassium se lie à trois ions sodium, qui sont pompés hors de la cellule. La molécule de phosphate inorganique se détache alors de la protéine de pompe et la pompe devient un transporteur de potassium. En conséquence, deux ions potassium pénètrent dans la cellule. Ainsi, lorsque chaque molécule d’ATP est décomposée, trois ions sodium sont expulsés de la cellule et deux ions potassium sont pompés dans la cellule. Une pompe sodium-potassium peut transporter 150 à 600 ions sodium par seconde à travers la membrane. La conséquence de son travail est le maintien des gradients transmembranaires de sodium et de potassium.

À travers les membranes de certaines cellules animales (par exemple, les cellules musculaires), un transport actif primaire des ions calcium de la cellule se produit ( pompe à calcium), ce qui conduit à la présence d'un gradient transmembranaire de ces ions.

Pompe à ions hydrogène agit dans la membrane des cellules bactériennes et dans les mitochondries, ainsi que dans les cellules de l'estomac, déplaçant les ions hydrogène du sang vers sa cavité.

Transport actif secondaire

Il existe des systèmes de transport à travers les membranes qui transfèrent des substances d'une zone de faible concentration vers une zone de forte concentration sans consommer directement l'énergie métabolique de la cellule (comme dans le cas du transport actif primaire). Ce type de transport est appelé transport actif secondaire . Le transport actif secondaire d'une certaine substance n'est possible que lorsqu'il est associé au transport d'une autre substance le long de sa concentration ou de son gradient électrochimique. Il s’agit d’un transfert symport ou antiport de substances. Dans le symport de deux substances, un ion et une autre molécule (ou ion) se lient simultanément à un transporteur avant qu'un changement conformationnel de ce transporteur ne se produise. Étant donné que la substance principale se déplace le long d’un gradient de concentration ou gradient électrochimique, la substance contrôlée est forcée de se déplacer à contre-courant de son gradient. Les ions sodium sont généralement les principales substances dans les systèmes de symport des cellules animales. Un gradient électrochimique élevé de ces ions est créé par la pompe sodium-potassium. Les substances contrôlées sont les sucres, les acides aminés et quelques autres ions. Par exemple, lorsque les nutriments sont absorbés dans le tractus gastro-intestinal, le glucose et les acides aminés pénètrent dans le sang à partir des cellules de l’intestin grêle par liaison avec les ions sodium. Après filtration des urines primaires dans les glomérules rénaux, ces substances sont renvoyées dans le sang par le même système de transport actif secondaire.

Quelle est l’essence de la chronographie gamma et de la topographie gamma ? Comparez les informations de diagnostic obtenues par ces méthodes de diagnostic des radionucléides.

En étudiant la nature de la distribution spatiale, nous acquérons des informations sur les caractéristiques structurelles et topographiques d'une partie particulière du corps, d'un organe ou d'un système. Par conséquent, selon leurs propriétés fonctionnelles, les dispositifs radiopharmaceutiques peuvent être divisés en physiologiquement tropiques et inertes. D'où il résulte que les premiers constituent le moyen optimal pour réaliser des études structurales et topographiques, chacune étant réalisée à partir du moment où une répartition plus ou moins stable des produits radiopharmaceutiques s'établit dans l'organe ou le système étudié. Ces derniers, souvent appelés indicateurs « de transit », sont principalement utilisés pour les recherches utilisant les méthodes de chronographie gamma.

Chronographie gamma - dans une chambre gamma la dynamique de la radioactivité est déterminée sous forme de courbes (hépatoradiographie, radiorénographie).

Le terme « visualisation » est dérivé du mot anglais vision. Ils indiquent l'acquisition d'une image. La visualisation des radionucléides est la création d'une image de la distribution spatiale dans les organes des produits radiopharmaceutiques introduits dans l'organisme (topographie gamma). Pour visualiser les produits radiopharmaceutiques distribués dans l'organisme, les centres et laboratoires de radiologie modernes utilisent 4 appareils de radiodiagnostic : un scanner, une gamma-caméra, un tomographe à émission monophotonique et un tomographe à deux photons.

Pour détecter la répartition des radionucléides dans différents organes du corps, ils utilisent topographe gamma(scintigraphe), qui enregistre automatiquement la distribution d'intensité du médicament radioactif. Un topographe gamma est un compteur à balayage qui parcourt progressivement de grandes zones sur le corps du patient. L'enregistrement du rayonnement est enregistré, par exemple, par une ligne tracée sur du papier. En figue. 1, UN Le trajet du compteur est schématisé et sur la Fig. 2, b-- carte d'enregistrement.

Les méthodes qui permettent d'évaluer principalement l'état de fonctionnement d'un organe ou d'un système appartiennent aux méthodes de recherche dynamique des radionucléides et sont appelées radiométrie, radiographie ou chronographie gamma.

Les méthodes basées sur le principe de détermination de la fonction d'organes et de systèmes individuels en obtenant un enregistrement de la courbe reçoivent le nom suivant

radiocardiographie ou gamma-chronographie du cœur

radioencéphalographie ou gamma-chronographie du crâne

radiorénographie ou gamma-chronographie des reins

radiohépatographie ou gamma chronographie du foie

radiopulmonographie ou gamma-chronographie des poumons

Les méthodes qui permettent de se faire une idée de l'état anatomique et topographique des organes et systèmes internes appartiennent aux études statiques des radionucléides et sont appelées topographie gamma ou numérisation, scintigraphie. Les études en études statiques sont réalisées sur des scanners (scanning) ou sur gamma les caméras (scintigraphie), qui ont des capacités techniques à peu près égales pour évaluer l'état anatomique et topographique des organes internes, cependant, la scintigraphie présente certains avantages. La scintigraphie est réalisée plus rapidement. La scintigraphie permet de combiner études statiques et dynamiques

Définir le phénomène d’accommodation oculaire. Indiquer le mécanisme de mise en œuvre de ce phénomène. Illustrez le besoin d’accommodation en construisant une image d’objets équidistants de l’œil.

L'accommodation est un mécanisme qui nous permet de nous concentrer sur un objet, quelle que soit sa distance à notre œil.

L'anatomie d'abord. Le muscle ciliaire, situé dans le corps ciliaire, est constitué de trois groupes indépendants de fibres musculaires (on les appelle même muscles séparés) : fibres radiales (du cristallin à la coque externe de l'œil), circulaires (celles-ci sont en anneau comme un boa constrictor) et méridional (sous la sclère elle-même le long des méridiens des yeux, si l'on suppose que les pôles du globe oculaire sont devant et derrière). Les fibres musculaires elles-mêmes ne sont pas attachées au cristallin ; elles sont situées profondément dans le corps ciliaire. Mais du corps ciliaire au centre, jusqu'à la capsule du cristallin, vont les ligaments dits de Zinn. L'ensemble ressemble à une roue de vélo, où le pneu est le muscle ciliaire, le bord est le corps ciliaire, les rayons sont les ligaments de Zinn et l'axe est le cristallin. Théorie de l'accommodation de Helmholtz : le muscle ciliaire reçoit l'innervation motrice du système nerveux autonome, donc l'acte d'accommodation n'obéit pas aux ordres du cortex cérébral. Nous ne pouvons pas simplement contracter le muscle ciliaire comme nous pourrions simplement lever le bras. Pour activer le mécanisme d'accommodation, vous devez déplacer votre regard vers un objet plus proche. De là, un faisceau de rayons divergent pénètre dans l'œil, pour la réfraction duquel la puissance optique de l'œil ne suffit plus, le foyer de l'image se situe derrière la rétine et une défocalisation apparaît sur la rétine. Cette défocalisation de l'image, perçue par le cerveau, est une impulsion pour activer le mécanisme d'accommodation. L'influx nerveux (ordre) longe le nerf oculomoteur (il contient des fibres autonomes parasympathiques) jusqu'au muscle ciliaire, le muscle se contracte (l'anneau boa constricteur se contracte), la tension des ligaments de Zinn diminue, ils arrêtent d'étirer la capsule du cristallin. Et le cristallin est une boule élastique, qui n’est maintenue aplatie que par la tension de la capsule. Dès que la tension de la capsule diminue, le cristallin devient plus convexe, son pouvoir réfringent augmente, la réfraction de l'œil augmente et la focalisation de l'image d'un objet proche revient sur la rétine. Si vous retournez maintenant votre regard au loin, la focalisation de l'image revient sur la rétine, il n'y a aucune information de défocalisation, il n'y a pas d'influx nerveux, le muscle ciliaire se détend, la tension des ligaments de Zinn augmente, ils s'étirent la capsule du cristallin et le cristallin redevient plat. Ainsi, selon Helmholtz, les dispositions suivantes sont valables :

1. Le mécanisme d'accommodation se compose de deux éléments : la tension d'accommodation (processus actif) et la relaxation de l'accommodation (processus passif). visualisation des vibrations harmoniques sonores

2. La tension de l'accommodation ne peut que faire avancer l'attention ; lorsque l'accommodation se détend, elle recule elle-même.

3. L'œil lui-même, grâce à la force du muscle ciliaire, peut compenser de petits degrés d'hypermétropie - le muscle ciliaire est toujours en légère tension, c'est ce qu'on appelle le « tonus d'accommodation habituel ». C'est pourquoi, dès le plus jeune âge, il existe une hypermétropie cachée, qui apparaît avec le temps. Par conséquent, certaines personnes voient loin jusqu'à un âge avancé, tandis que d'autres, avec l'âge, ont besoin de lunettes à distance positive - une hypermétropie cachée s'est manifestée.

4. La myopie ne peut pas être compensée par les yeux, car il est impossible de reculer la focalisation par la contrainte de l'accommodation. Par conséquent, même des degrés légers de myopie se manifestent par une diminution de la vision de loin, il n’y a donc pas de myopie cachée.

Le volume d'accommodation est la quantité en dioptries par laquelle la lentille est capable de modifier sa puissance optique. La longueur de l'accommodation est la partie de l'espace (en mètres ou en centimètres) dans laquelle fonctionne l'accommodation, c'est-à-dire dans laquelle nous pouvons clairement voir les objets. La longueur de l'accommodation est caractérisée par la position de deux points : le point de vision claire le plus proche et le point de vision claire le plus éloigné. La distance qui les sépare correspond à la durée de l'hébergement. En conséquence, nous regardons le point de vision claire le plus proche avec une tension d'accommodation maximale, et le point le plus éloigné avec un repos complet de l'accommodation. On distingue l'accommodation avec chaque œil séparément (c'est l'accommodation absolue) et avec les deux yeux ensemble (accommodation relative). En optométrie, il est d'usage de caractériser l'accommodation absolue par la position des points de vision claire les plus éloignés et les plus proches, et l'accommodation relative par le volume.

Pour les emmétropes, la longueur de l'accommodation est de quelques centimètres devant l'œil (plus près que le point de vision claire le plus proche). En conséquence, le volume d'hébergement est élevé. Leur muscle ciliaire est entraîné.

Si le point le plus éloigné de la vision claire est à moins de 5 mètres, il s’agit d’une myopie dont le degré sera l’inverse du point le plus éloigné de la vision claire. Par exemple, en s'éloignant de l'œil, le texte commence à devenir flou de 50 cm, ce qui signifie qu'une myopie de 2 D se produit (on divise 100 cm par 50 cm dans le système GHS et on divise 1 par 0,5 dans le système SI). Si le texte est flou à 25 cm des yeux, la myopie est de 4 D. Chez les personnes myopes, la longueur d'accommodation est beaucoup plus courte que chez les emmétropes - c'est la zone située entre les points de vision claire les plus éloignés et les plus proches. Veuillez noter qu'il existe encore des rayons focalisés sur la rétine, ce qui signifie que l'acuité visuelle des enfants myopes continuera à se développer. Ils peuvent voir bien de près, mais peuvent voir bien au loin à l’aide de lunettes. En conséquence, le volume d'accommodation chez les personnes myopes est réduit par rapport aux emmétropes. Et cela est compréhensible. Disons que le point de vision claire le plus proche se trouve à 10 cm devant l’œil. Chez une emmétrope, le volume d'accommodation est l'étendue du regard de l'infini jusqu'à 10 cm devant l'œil. Et pour la myopie - uniquement à une distance inférieure à 5 m de ces mêmes 10 cm devant l'œil. Plus la myopie est grande, moins le volume d'accommodation est important. Les myopes n'ont tout simplement pas besoin d'entraîner leurs muscles ciliaires : ils peuvent voir bien de près même sans tension. Par conséquent, avec la myopie, nous avons initialement une faiblesse d’accommodation.

L'hypermétropie est la chose la plus difficile. Le point supplémentaire de vision claire chez les hypermétropes est imaginaire, il est situé derrière l'œil et coïncide pratiquement avec le foyer de l'œil (je vous rappelle que chez les hypermétropes, il se trouve derrière la rétine). Cela signifie que dans la nature, il n'existe pas de rayons eux-mêmes focalisés sur la rétine de l'œil, ils ne peuvent être obtenus que par la tension des lentilles d'accommodation ou des lentilles collectrices. D'où une conclusion importante : si le degré d'hypermétropie dépasse les limites de l'accommodation, l'enfant ne pourra pas développer l'acuité visuelle ; il n'y aura tout simplement pas d'expérience de vision claire. Après 12 ans, il est presque impossible pour ces enfants de développer leur acuité visuelle. Cela signifie que les lunettes pour hypermétropes doivent être mises le plus tôt possible pour permettre de développer l'acuité visuelle. Le volume d'hébergement chez les hypermétropes est généralement beaucoup plus élevé que chez les emmétropes. Leur muscle ciliaire est correctement gonflé, car même en vision de loin, lorsqu'il se repose chez les emmétropes, chez les hypermétropes, ce muscle fonctionne. Lorsque le muscle ciliaire est surchargé chez les personnes hypermétropes, le point de vision claire le plus proche commence à s'éloigner des yeux. Il y a deux manières d'aider ici : prescrire des lunettes à porter constamment pour soulager l'excès de stress sur le muscle (avec ces lunettes, le muscle ciliaire se contractera de près dans des conditions physiologiques, comme chez les emmétropes) ou donner des lunettes de lecture uniquement pour soulager un stress excessif. La première méthode est plus adaptée aux enfants ; les adultes, qui ont déjà développé un ton d'accommodation habituel, aiment davantage la deuxième méthode. L'accommodation relative est généralement caractérisée par le volume. Et ils le mesurent en dioptries - en utilisant les lentilles d'essai du kit. L’accommodation relative comporte deux parties : positive et négative. La partie négative est l'accommodation que nous avons dépensée pour voir clairement n'importe quel objet, nous la déterminons par la méthode de neutralisation avec des lunettes positives : nous regardons un objet et mettons des lunettes positives à nos yeux, en les intensifiant jusqu'à ce que l'objet commence à devenir flou. . La force des lunettes, dans lesquelles l'objet est encore clairement visible, indiquera la quantité d'hébergement dépensée. La partie positive est la réserve d'accommodation, c'est-à-dire la quantité dont le muscle ciliaire est encore capable de se contracter, autrement dit la réserve. Elle est déterminée de la même manière que la partie négative, seules des lentilles négatives sont placées sur les yeux.

Pour obtenir une image claire de l'objet AB, l'objectif changera son

distance focale (puissance optique)

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Le son est l'objet d'une sensation auditive. Il est évalué subjectivement par une personne. Toutes les caractéristiques subjectives de la sensation auditive sont liées aux caractéristiques objectives (physiques) de l'onde sonore.

Une personne distingue les sons perçus par timbre, hauteur, volume.

Timbre – « la couleur" d'un son et est déterminée par son spectre harmonique. Différents spectres acoustiques correspondent à différents timbres, même lorsque leur tonalité fondamentale est la même. Le timbre est une caractéristique qualitative du son.

Hauteur du ton– évaluation subjective du signal sonore, en fonction de la fréquence du son et de son intensité. Plus la fréquence, principalement celle du ton fondamental, est élevée, plus la hauteur du son perçu est élevée. Plus l’intensité est grande, plus la hauteur perçue du son est basse.

Volume – également une appréciation subjective caractérisant le niveau d’intensité.

Le volume dépend principalement de l'intensité du son. Cependant, la perception de l'intensité dépend de la fréquence du son. Un son de plus grande intensité à une fréquence peut être perçu comme moins fort qu’un son de plus faible intensité à une autre fréquence.

L'expérience montre que pour chaque fréquence de la gamme des sons audibles

(16 – 20.10 3 Hz), il existe ce qu'on appelle un seuil d'audition. Il s'agit de l'intensité minimale à laquelle l'oreille réagit encore au son. De plus, pour chaque fréquence, il existe un soi-disant seuil de douleur, c'est-à-dire la valeur de l’intensité sonore qui provoque des douleurs aux oreilles. Les ensembles de points correspondant au seuil d'audition et de points correspondant au seuil de douleur forment deux courbes sur le diagramme (L,ν) (Fig. 1), qui sont extrapolées en pointillé jusqu'à leur intersection.

Courbe de seuil auditif (a), courbe de seuil douloureux (b).

La zone délimitée par ces courbes est appelée région d’audibilité. Il ressort notamment du schéma ci-dessus qu'un son moins intense correspondant au point A sera perçu comme plus fort qu'un son plus intense correspondant au point B, puisque le point A est plus éloigné du seuil d'audibilité que le point B.

4. Loi Weber-Fechner.

L'intensité sonore peut être quantifiée en comparant les sensations auditives de deux sources.

La création d'une échelle de niveau sonore est basée sur la loi psychophysique de Weber-Fechner. Si vous augmentez l'irritation selon une progression géométrique (c'est-à-dire du même nombre de fois), alors la sensation de cette irritation augmente selon une progression arithmétique (c'est-à-dire de la même valeur).

Par rapport au son, cela se formule ainsi : si l'intensité sonore prend une série de valeurs successives, par exemple a I 0, et 2 I 0,

a 3 I 0 ,….(a est un certain coefficient, a > 1), etc., alors ils correspondent aux sensations de volume sonore E 0, 2 E 0, 3 E 0….. Mathématiquement, cela signifie que le niveau de volume sonore proportionnel au logarithme décimal de l’intensité sonore. S'il existe deux stimuli sonores avec des intensités I et I 0, et I 0 est le seuil d'audibilité, alors selon la loi de Weber-Fechner, le niveau de volume E et l'intensité I 0 sont liés comme suit :

E= k log (I / I 0),

où k est le coefficient de proportionnalité.

Si le coefficient k était constant, il s'ensuivrait que l'échelle logarithmique des intensités sonores correspond à l'échelle des niveaux sonores. Dans ce cas, le niveau du volume sonore, ainsi que l’intensité, seraient exprimés en bels ou en décibels. Cependant, la forte dépendance de k à la fréquence et à l'intensité du son ne permet pas de réduire la mesure de l'intensité sonore à la simple utilisation de la formule : E = k log(I / I 0).

On pense classiquement qu'à une fréquence de 1 kHz, les échelles de niveaux de volume et d'intensité sonore coïncident complètement, c'est-à-dire k = 1 et E B = log (I/I 0). Pour différencier les échelles de sonie et d'intensité du son, les décibels de l'échelle de niveau sonore sont appelés phons (fond).

E f = 10 k log(I / I 0)

L'intensité sonore à d'autres fréquences peut être mesurée en comparant le son testé

avec une fréquence sonore de 1 kHz.

Courbes d'intensité sonore égale. La dépendance de l'intensité sonore à la fréquence de vibration dans un système de mesure du son est déterminée sur la base de données expérimentales à l'aide de graphiques (Fig. 2), appelés courbes d'intensité sonore égale. Ces courbes caractérisent la dépendance du niveau d'intensité L de la fréquence ν son à un niveau de volume constant. Les courbes d'intensité sonore égale sont appelées isophonémique.

L'isophone inférieur correspond au seuil d'audition (E = 0 fond). La courbe supérieure montre la limite supérieure de sensibilité de l'oreille lorsque la sensation auditive se transforme en sensation de douleur (E = 120 de fond).

Chaque courbe correspond au même volume, mais à des intensités différentes, qui, à certaines fréquences, provoquent la sensation de ce volume.

Mesures sonores. Pour l'évaluation subjective de l'audition, la méthode d'audiométrie à seuil est utilisée.

Audiométrie– une méthode de mesure de l'intensité seuil de perception sonore pour différentes fréquences. Un appareil spécial (audiomètre) détermine le seuil de sensation auditive à différentes fréquences :

L p = 10 lg (I p / I 0),

où I p est le seuil d'intensité sonore, qui conduit à l'émergence d'une sensation auditive chez le sujet. Des courbes sont obtenues - des audiogrammes, qui reflètent la dépendance du seuil de perception sur la fréquence tonale, c'est-à-dire C'est la caractéristique spectrale de l'oreille au seuil d'audition.

En comparant l'audiogramme du patient (Fig. 3, 2) avec la courbe normale du seuil de sensation auditive (Fig. 3, 1), la différence des niveaux d'intensité ∆L=L 1 –L 2 est déterminée. L 1 – niveau d'intensité au seuil d'audition d'une oreille normale. L 2 - niveau d'intensité au seuil auditif de l'oreille testée. La courbe pour ∆L (Fig. 3, 3) est appelée perte auditive.

L'audiogramme, selon la nature de la maladie, a un aspect différent de l'audiogramme d'une oreille saine.

Sonomètres– instruments de mesure des niveaux de volume. Le sonomètre est équipé d'un microphone qui convertit le signal acoustique en signal électrique. Le niveau de volume est enregistré par un cadran ou un appareil de mesure numérique.

5. Physique de l'audition : parties conductrices et réceptrices du son de l'aide auditive. Théories de Helmholtz et Bekesy.

La physique de l'audition est associée aux fonctions de l'oreille externe (1,2 Fig. 4), moyenne (3, 4, 5, 6 Fig. 4) et interne (7-13 Fig. 4).

Représentation schématique des principaux éléments du système auditif humain : 1 - oreillette, 2 - conduit auditif externe, 3 - tympan, 4, 5, 6 - système ossiculaire, 7 - fenêtre ovale (oreille interne), 8 - rampe vestibulaire, 9 - fenêtre ronde, 10 - rampe tympanique, 11 - hélicotrema, 12 - canal cochléaire, 13 - membrane principale (basilaire).

Sur la base des fonctions remplies dans l'aide auditive humaine, nous pouvons distinguer les parties conductrices et réceptrices du son, dont les principaux éléments sont présentés sur la figure 5.

1 - oreillette, 2 - conduit auditif externe, 3 - tympan, 4 - système ossiculaire, 5 - cochlée, 6 - principale (membrane basilaire, 7 - récepteurs, 8 - ramification du nerf auditif.

La membrane principale est une structure très intéressante ; elle possède des propriétés sélectives en fréquence. Cela a été remarqué par Helmholtz, qui a imaginé la membrane principale comme semblable à une série de cordes construites sur un piano. Selon Helmholtz, chaque section de la membrane basilaire résonnait à une certaine fréquence. Le prix Nobel Bekesy a prouvé que cette théorie résonnante est fausse. Les travaux de Bekesy ont montré que la membrane principale est une ligne hétérogène de transmission d'excitation mécanique. Lorsqu'elle est exposée à un stimulus acoustique, une onde se propage le long de la membrane principale. Selon la fréquence, cette onde s'atténue différemment. Plus la fréquence est basse, plus l'onde se propage loin de la fenêtre ovale (7 Fig. 4) le long de la membrane principale avant de commencer à s'atténuer. Par exemple, une onde avec une fréquence de 300 Hz avant le début de l'atténuation s'étend à environ 25 mm de la fenêtre ovale, et une onde avec une fréquence de 100 Hz atteint son maximum près de 30 mm.

Selon les concepts modernes, la perception du pitch est déterminée par la position des vibrations maximales de la membrane principale. Ces vibrations, agissant sur les cellules réceptrices de l'organe de Corti, provoquent l'apparition d'un potentiel d'action, qui est transmis le long des nerfs auditifs jusqu'au cortex cérébral. Le cerveau traite enfin les signaux entrants.