Физические свойства звука.

Звук обладает рядом физических характеристик, которые субъективно воспринимаются как высота, громкость и тембральная окраска.

Высота определяется частотой звуковой волны. Громкость – амплитудой волны. Тембр – спектральным составом волны.

Кроме того, звук обладает пространственной локализацией, т.е. может быть определено местоположение источника звука (т.е. направление и расстояние). Это называется бинауральным или двуушным эффектом. Для его воспроизведения в звукозаписи используется стереофония, а также системы 3D или объемного звука. Исследования показывают, что восприятие азимутального направления прихода звука по отношению к положению головы человека связано с разностью фаз или времени прихода колебаний к правому и левому уху, а также с разностью интенсивности волны, приходящей к правому и левому уху.

Звукопроводящая и звуковоспринимающая функции органа звука.

В проведении звуковых колебаний принимают участие ушная раковина, наружный слуховой проход, барабанная перепонка, слуховые косточки, кольцевая связка овального окна, мембрана круглого окна (вторичная барабанная перепонка), жидкость лабиринта (перилимфа), основная мембрана. Звуковые волны, проникнув в слуховой проход, приводят в содружественное колебание барабанную перепонку, которая передает звуковые колебания через цепь слуховых косточек в овальное окно и далее перилимфе внутреннего уха.

Барабанная перепонка отвечает не только на те звуки, число колебаний которых совпадает с ее собственным тоном (800—1000 Гц), но и на любой звук. Такой резонанс носит название универсального в отличие от острого резонанса, когда вторично звучащее тело отвечает только на один определенный тон.

Для нормального функционирования барабанной перепонки и цепи слуховых косточек необходимо, чтобы давление воздуха по обе стороны от барабанной перепонки, т. е. в наружном

слуховом проходе и в барабанной полости, было одинаковым. Это выравнивание давления происходит благодаря вентиляционной функции слуховой трубы, которая соединяет бара

К звукопроводящему аппарату относятся также мышцы среднего уха, которые выполняют следующие функции:

1) поддержание нормального тонуса барабанной перепонки и цепи слуховых косточек;

2) защиту внутреннего уха от чрезмерных звуковых раздражений;

3) аккомодацию, т. е. приспособление звукопроводящего аппарата к звукам различной силы и высоты.

Описанный выше механизм передачи звуковых колебаний из внешней среды к внутреннему уху через наружный слуховой проход, барабанную перепонку и цепь слуховых косточек представляет собой воздушное звукопроведение.

Звук может доставляться к внутреннему уху и минуя значительную часть этого пути, а именно непосредственно через кости черепа —костное звукопроведение. Под влиянием колебаний внешней среды возникают колебательные движения костей черепа, в том числе и костного лабиринта. Эти колебательные движения передаются на жидкость лабиринта (перилимфу). Такая же передача имеет место при непосредственном соприкосновении звучащего тела, например ножки камертона, с костями черепа, а также под воздействием звуков высокой частоты с малой амплитудой колебаний. Костное звукопроведение имеет особое значение в патологии уха. Благодаря этому механизму обеспечивается восприятие звуков, хотя и в резко ослабленном виде, в тех случаях, когда полностью прекращается передача звуковых колебаний через наружное и среднее ухо.

Звуковосприятие

При колебании основной мембраны происходит также и перемещение слуховых клеток кортиева органа, сопровождающееся возникновением в них процесса возбуждения, или нервного импульса. Этот момент и является началом слухового восприятия.

В пределах области слухового восприятия наше ухо способно различать звуки по высоте, силе и тембру. Согласно теории Г.А. Гельмгольца волокна основной мембраны благодаря различной длине и неодинаковому натяжению имеют свои собственные тоны, и каждое волокно (или группа волокон) приходит в содружественное колебание только на соответствующий тон. Согласно резонансной теории слуха, на высокие звуки отвечают короткие волокна основной мембраны в основном завитке улитки, а на низкие звуки — длинные волокна в верхнем завитке.

По этой же теории разные по силе звуки вызывают различной силы размахи волокон основной мембраны, а различение тембра основано на способности периферического конца звукового анализатора разлагать сложные звуки на простые тоны.

В настоящее время наибольшим признанием пользуется теория, которая предполагает, что при действии звука колеблются не только резонирующие на данную частоту волокна, но и другие волокна основной мембраны. При этом максимум резонанса перемещается на основной мембране соответственно частоте колебаний воздействующего звука, а ощущение высоты звука определяется местом максимальной амплитуды колебаний основной мембраны.

Опыт Л.А. Андреева показал, что при нанесении повреждения в определенном отделе основной мембраны и кортиева органа исчезает выработанная на определенный тон условно-рефлекторная реакция, а именно повреждение в основном завитке улитки сопровождается потерей восприятия высоких тонов, и наоборот, при повреждении в верхнем завитке исчезает реакция на низкие тоны.

Новейшие экспериментальные исследования установили, что в улитке при звуковом раздражении возникают переменные электрические токи, которые по своему ритму и величине полностью повторяют частоту и силу звуковых колебаний. Таким образом, улитка как бы выполняет роль микрофона, преобразующего механические колебания в электрические.