97. Ефект Допплера.

Повз нас пролітає з гудінням автомобіль, і ми яскраво помічаємо раптову зміну тону його гудка в момент, коли проскакує автомобіль близько нас, при чому виявляється, що тон вищий під час наближення автомобіля і нижчий, коли віддаляється. Це явище пояснюється ось чим. Гудок посилає в простір серію хвиль через точно однакові проміжки часу. Коли автомобіль наближається, ці хвилі доходять до нашого вуха частіше, ніж він їх видає, тому, що за час між двома послідовними видаваннями автомобіль встигає наблизитися до нас. У наслідок цього барабанна перетинка у вусі буде частіше коливатися і ми сприйматимемо вищий звук, ніж його дає гудок.

Коли автомобіль віддалюється, то, навпаки, вухо сприймає послідовні хвилі рідше, ніж їх видає гудок. Звук, що його сприймає в цьому разі вухо, буде нижчий від звука гудка.

Явище зміни висоти тону, що йде від рухомого відносно спостерігача джерела, називається ефектом Допплера.

Таке саме явище можна спостерігати. й тоді, коли спостерігач проходитиме повз джерело звука.

Прикріпимо до одного кінця гумової трубки свисток. Будемо швидко обертати свисток по колу у вертикальній площині, продмухуючи ротом повітря через другий кінець гумової трубки в свисток. Спостерігач, що стоїть у площині круга, при кожному обороті свистка, будить чути періодичні підвищення й зниження його тону.

Особливу зміну висоти тону можна спостерігати, їдучи в поїзді, коли повз нього проходить зустрічний поїзд, на якому машиніст дає довгий гудок.

98. Фізика вуха.

В нашому організмі є прекрасні резонатори, за допомогою яких ми й сприймаємо різні звуки. Ці резонатори містяться у вусі. Звукові хвилі доходять до нашого зовнішнього вуха — його вушної раковини. Вона являє собою рупор, що збирає звукові хвилі (рис. 119). Зовнішнім слуховим проходом звукові хвилі доходять до барабанної перетинки, що відокремлює зовнішнє вухо від середнього. Під впливом хвиль, що підходять до перетинки, вона починає коливатися й за допомогою кількох кісточок передає ці коливання до внутрішнього вуха. У внутрішньому вусі коливання поширюються в рідинному середовищі, що наповнює так званий лабіринт, який має вигляд равлика.

Рис.119.

У середині лабіринта містяться наші резонатори — це так звані кортієві органи (рис. 120).

Рис.120.

Будова кортієвих органів дуже подібна до поширених приладів —"язичкових частотомірів" (рис. 120), які складаються з великого числа закріплених на одній державці пружинок, або язичків, що мають різні власні періоди коливань. Під впливом коливань, що надходять до язичків, починають дрижати ті язички, для яких утворюється явище резонансу, і таким способом можна визначати частоту коливань, що надходять, якщо заздалегідь були відомі частоти язичків.

Рис.120.

Звукові хвилі, надходячи до внутрішнього вуха, примушують коливатися тільки вибрані кортієві органи, що резонують на коливання цих хвиль. Отже, за допомогою своїх резонаторів — кортієвих органів — вухо аналізує звук.

Цілий кортієв орган своїми його довжина близько 34 мм; розмірами дуже малий — повна на цій довжині міститься близько 4500 міцних пружних волокон — "язичків", завдовжки від 0,5 до 0,04 мм.

Багато значить те, що в нас не одно, а два однакових вуха. Виявляється, що двома вухами ми можемо визначити напрям,яким доходить до нас звук. Коли одно вухо заткнути (ватою), ми не можемо визначити, звідкіля до нас доносяться звуки. Але, слухаючи двома вухами, ми завжди можемо дуже точно повернути голову так, що будемо дивитися в напрямі джерела звука (рис. 121,122).

Рис.121,122.

Здатність розрізняти напрям звукових хвиль, залежить від неодночасності подразнення звуком правого й лівого вуха.

Рис.123.

Тільки коли повертати голову так, як це показано на рисунку123, шлях для звукових хвиль від їхнього джерела до лівого й правого вуха, а через те й час, протягом якого ці звуки доходять до обох наших вух, будуть однакові. А наші вуха, як довели досліди, здатні ловити запізнення звуків, що доходять до лівого й правого вуха, майже на 0,00003 секунди, а це відповідає відхилові голови від прямого напряму приблизно на 3°.