2.Закон Вебера-Фехнера.Шкала громкости звуков.

Важной характеристикой субъективного восприятия звуков служит его громкость. . Как свидетельствует закон Вебера-Фехнера, сила субъективного восприятия не только звуков, но и большинства других раздражителей пропорциональна логарифму их интенсивности: S = k lg I. Здесь обозначено S- сила сенсорного восприятия , I - интенсивность раздражителя , k - коэффициент пропорциональности. ощущение звука возникает лишь в том случае, когда его интенсивность будет превосходить некоторую минимальную величину - интенсивность порогового восприятия. Поэтому закон Вебера-Фехнера имеет вид:

S = k (lg I - lg Io) = k lg (I/Io)

Это соотношение показывает, что слуховое ощущение возникает лишь тогда, когда интен-сивность действующих звуков I > Io. Если I = Io, то громкость звука принимается равной нулю. средняя величина пороговой интенсивности: Io = 10-12 Вт/м2 . Громкость звука в 1 децибел ощущается тогда, когда на орган слуха действует звуковая волна с интенсивностью I, превышающую пороговую в 1,26 раза. С увеличением интенсивности громкость звуков возрастает по логарифмической зависимости и пpи величине I = 10 Вт/м2 механическая волна вызывает в органе слуха ощущение боли. Поэтому такая интенсивность называется порогом боли Орган слуха воспринимает и различает по громкости механические волны в области ин-тенсивностей от 10-12 до 10 Вт/м2 . Поэтому вся шкала громкости, соответствующая этим вели-чинам лежит в диапазоне от 0 дБел до порога боли, соответствующего в шкале громкости 130 дБел:

Sболи = 10 lg(10/10-12) = 10 lg 1013 = 130 дБел.

Чувствительность органа слуха не одинакова к звукам с различными частотами. Наибо-лее восприимчиво ухо в области частот 1000 - 3000 Гц.

3.Структура звукового анализатора.Физическая модель уха.

Совокупность биологических структур, ответственных за восприятие информации, переда-ваемой с помощью звуковых волн, называется звуковым анализатором. прибор состоит из центрального и периферического отделов, связанных между собой слуховым нервом. Центральный включает в себя нервные центры, расположенные в головном мозге; его основная задача - анализ поступающей информации и синтез в сознании звуковых образов.

Периферическим отделом звукового анализатора является ухо, где происходит передача звуковых волн, их восприятие, преобразование в нервные импульсы и первичных анализ по частоте и амплитуде. Ухо принято разделять на три отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо. Наружное ухо включает ушную раковину, наружный слуховой проход (канал) и барабанную перепонку - мембрану, обладающую эластичными свойствами. Как показывает теоретический анализ, воздушный столб в канале резонирует в том случае, если протяженность канала составляет четверть длины механической волны. Барабанная перепонка, отделяющая наружный слуховой канал от полости среднего уха, имеет эллиптическую форму. Основная функция, которую выполняет наружное ухо - проведение звуковой волны из атмосферы в среднее ухо. Среднее ухо представляет собой воздушную полость с объемом в среднем 2 см3, где нахо-дятся слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек своей рукояткой свя-зан с барабанной перепонкой и с помощью сустава (шарнира) - с наковальней, которая в свою очередь с помощью сустава контактирует со стремечком. Стремечко взаимодействует с мемб-

раной овального окна, отделяющего среднее ухо от полости внутреннего. В среднем ухе располагается мышца, напрягающая барабанную перепонку. При ее сокращении увеличивается жесткость барабанной перепонки и уменьшается подвижность кинематической цепи слуховых косточек, что сопровождается ограничением подвижности всей системы рычагов. Среднее ухо связано с помощью специального канала (евстахиевой трубы) с глоткой, и поэтому воздушная среда в этой полости в нормальных условиях сообщается с атмосферой. Основная функция среднего уха - звукопроведение - предача механических колебаний от барабанной перепонки к мембране овального окна. Внутреннее ухо располагается в ви-сочной кости в виде спирального канала длиной 35 мм. По своей форме он напоминает вит-ки улитки и поэтому его часто называют слуховой улиткой. От полости среднего уха канал отделяется двумя мембранами: ранее упомя нутой мембраной овального и круглого окна. Внутренняя полость слуховой улитки заполнена жидкостью. Канал с диаметром приблизительно равным 3 мм, разделен основной (базиллярной) (1) и рейснеровской мембранами (2) на три канала (см.рис.): тимпанальная лестница 3 (барабанный ход), вестибулярная лестница 4 (вестибулярный ход) и срединная лестница (5) (улиточный ход). Внутренняя лестница улиткового канала заполнена вязкой жидкостью (эндолимфой) и с помощью базиллярной и рейснеровской мембран отделяется от двух других каналов, за-полненных перилимфой. Барабанный и вестибулярный каналы сообщаются друг с другом у вершины улитки с помощью небольшого отверстия - геликотремы. В средней лестни-це 5 на базилярной мембране располагается рецепторный аппарат - Кортиев орган, ответ-ственный за восприятие механических колебаний. Кортиев орган содеpжит специальные фонорецепторы 6, которые своими волосками контактируют с текториальной (покровной) мембраной 7. Базиллярная мембрана обладает ярко выраженными эластичными свойствами, которые неодинаковы вдоль ее длины. У основания мембраны жесткость ее приблизительно в 100 раз больше, чем у геликотремы. К волосковым клеткам подходят окончания (8) нервных волокон, которые, выходя из внутреннего уха, собираются в слуховой нерв (9).