Su banyosunda dalğaların yoluna dalğa uzunluğu ilə müqayisədə uzunluğu böyük olan düz bir boşqab yerləşdirək. Aşağıdakıları görəcəyik. Lövhənin arxasında suyun səthinin demək olar ki, istirahətdə qaldığı bir sahə var (şək. 83). Başqa sözlə, boşqab kölgə yaradır - dalğaların nüfuz etmədiyi bir boşluq. Lövhənin qarşısında dalğaların ondan necə əks olunduğunu aydın görmək olar, yəni boşqaba düşən dalğalar boşqabdan gələn dalğalar yaradır. Bu əks olunan dalğalar konsentrik qövslər formasına malikdir, sanki boşqabın arxasında yerləşən mərkəzdən ayrılır. Lövhənin qarşısında, lövhəyə düşən ilkin dalğaların və ondan gələnlərə doğru əks olunan dalğaların bir növ şəbəkəsi görünür.
Dalğa əks olunduqda onun yayılma istiqaməti necə dəyişir?
Bir təyyarə dalğasının necə əks olunduğunu görək. “Güzgü”ümüzün (lövhənin) müstəvisinə perpendikulyarın yaratdığı bucağı və gələn dalğanın yayılma istiqamətini (şək. 84), eyni perpendikulyarın yaratdığı bucağı və yayılma istiqamətini işarə edək. tərəfindən əks olunan dalğa. Təcrübə göstərir ki, "güzgü"nün istənilən mövqeyində, yəni dalğanın əks müstəvidən əks olunması bucağı düşmə bucağına bərabərdir.
düyü. 83. Böyük bir boşqabın kölgəsi
düyü. 84. Yansıma bucağı düşmə bucağına bərabərdir
Bu əksetmə qanunu ümumi dalğa qanunudur, yəni səs və işıq daxil olmaqla istənilən dalğalar üçün keçərlidir. Şəkildən göründüyü kimi, qanun sferik (və ya halqa) dalğalar üçün qüvvədə qalır. 85. Burada əks etdirən müstəvinin müxtəlif nöqtələrində əks olunma bucağı fərqlidir, lakin hər bir nöqtədə bucağa bərabərdir.
düyü. 85. Yansıma qanunu əks etdirən müstəvinin hər bir nöqtəsində yerinə yetirilir
Dalğaların maneələrdən əks olunması çox yayılmış bir hadisədir. Tanınmış əks-səda binalardan, təpələrdən, meşələrdən və s. səs dalğalarının əks olunması nəticəsində yaranır. Səs dalğaları bizə çatırsa, bir sıra maneələrdən ardıcıl əks olunursa, onda çoxsaylı əks-səda alınır. Göy gurultusu eyni mənşəlidir. Bu, nəhəng elektrik qığılcımının - ildırımın çox güclü "çatlarının" təkrar təkrarlanmasıdır. § 35-də qeyd olunan yerləşdirmə üsulları elektromaqnit dalğalarının və elastik dalğaların maneələrdən əks olunmasına əsaslanırdı. Xüsusilə tez-tez işıq dalğalarında əks olunma hadisəsini müşahidə edirik.
Yansıtılan dalğa həmişə hadisə ilə müqayisədə bu və ya digər dərəcədə zəifləyir. Baş verən dalğanın enerjisinin bir hissəsi səthindən əks olunma baş verən cisim tərəfindən udulur. Səs dalğaları sərt səthlərdə (gips, parket) yaxşı, yumşaq səthlər (xalçalar, pərdələr və s.) ilə daha pis əks olunur.
Hər bir səs mənbəyi susduqdan sonra dərhal dayanmır, tədricən yox olur. Otaqlarda səsin əks olunması reverberasiya adlanan səsdən sonrakı hadisəyə səbəb olur. Boş otaqlarda əks-səda yüksəkdir, yəni. özünəməxsus əks-səda müşahidə edirik. Otaqda çoxlu uducu səthlər, xüsusən də yumşaq olanlar (yumşaq mebel, insanların geyimləri, pərdələr və s.) varsa, əks-səda müşahidə edilmir. Birinci halda, səs dalğasının enerjisi demək olar ki, tamamilə udulmazdan əvvəl çox sayda səs əksi əldə edilir, ikincisində udma daha sürətli baş verir.
Reverberasiya otağın səs keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə müəyyənləşdirir və memarlıq akustikasında böyük rol oynayır. Müəyyən bir otaq (auditoriya, zal və s.) və verilən səs növü (nitq, musiqi) üçün udma xüsusi olaraq seçilməlidir. Darıxdırıcı, "ölü" bir səs əldə edilməməsi üçün çox böyük olmamalıdır, lakin çox kiçik olmamalıdır ki, uzunmüddətli əks-səda nitqin başa düşülməsinə və ya musiqinin səsinə mane olmasın.
Dərs zamanı hər kəs “Dalğaların əks olunması” mövzusu haqqında təsəvvür əldə edə biləcək. Səs rezonansı." Bu dərsdə əks-səda kimi maraqlı dalğa əksi fenomenini araşdıracaq və onun baş verməsi üçün lazım olan şərtləri hesablayacağıq. Səs rezonansının nə olduğunu daha yaxşı başa düşmək üçün musiqi tənzimləyicisi ilə də maraqlı təcrübə aparacağıq.
Beləliklə, 7-ci fəsli - "Rənglənmələr və Dalğalar"ı maraqlı hadisələrlə yekunlaşdırırıq. Bu dalğa əksi və səs rezonansıdır. Bilirsiniz ki, boş otaqda, dağlarda və ya binanın tağları altında gözəl bir hadisəni - əks-səda müşahidə edə bilərsiniz. əks-səda nədir? Echo- Bu, sıx cisimlərdən səs dalğalarının əks olunması hadisəsidir. İnsan nə vaxt əks-səda eşidə bilər? Məlum olur ki, insanın ayırd edə bilməsi üçün (onun eşitmə cihazı iki siqnalı ayırd edə bilirdi) vaxt gecikməsinin 0,06 s olması lazımdır. Gəlin hesablayaq: dalğanın yayılma sürəti havada 340 m/s-dir, ona görə də dalğanın əks olunacağı obyektə qədər olan məsafəni hesablaya bilərik. Aydın olmalıdır: sürəti bu qiymətə, gecikməyə vurduqda 20,4 m L=V alırıq. ∆t = 340 m/s 0,06 m/s = 20,4 m.
Ancaq başa düşürsən ki, əks bir dalğanın bir istiqamətdə hərəkətidir, sonra digərində əks olunur, buna görə də əldə etdiyimiz məsafəni asanlıqla yarıya bölmək və insanı səsin çıxacağı maneədən bir məsafədə qoymaq olar. əks olunsun və sonra siz əks-səda eşidə bilərsiniz. Siz həmçinin yüksək əks etdirən səthə ehtiyacınız var, çünki, məsələn, otaq kifayət qədər böyükdürsə, çoxlu mebel (yumşaq mebel) və insanlarla doludursa, bütün bu obyektlər səs dalğasını udur, buna görə də əks-səda fərqlənmir. Səs dalğasının bu fenomenə səbəb olması üçün sadəcə kifayət qədər enerji yoxdur. Bu fenomen harada istifadə olunur? Təbii ki, dağlarda əks-sədaları dinləmək əyləncəlidir, 19-cu əsr memarlığında tez-tez istifadə olunan musiqi tağları altında oxumaq gözəldir, lakin bu xüsusiyyətdən istifadə edən real cihazlar var. Məsələn, meqafon. İndi ovuclarımı belə qatlasam, dərhal eşidəcəksiniz ki, səsim daha güclü olub, baxmayaraq ki, yanımda duran insanlar səs tellərimdən gələn səs daha sakit olardı. Buna görə də maraqlı bir hadisə baş verir: buynuz divarları səs dalğasını gücləndirir, siqnal gücünü artırır. Echo sounder nədir? Bu, iki sözdən əmələ gələn mürəkkəb sözdür: “echo” – “əks”, “lot” – anbarın dərinliyini ölçən cihaz. Çox balıqçının ipində sadə bir daşdır. Böyük gəmilərdə üzən insanların əks-səda siqnalı aşağıdakı kimi tərtib edilmişdir. Gəminin yan tərəfində səs dalğalarının qəbuledicisi və mənbəyi var. Səs dalğası səs mənbəyindən keçərək dibinə çatır, əks olunur və səs dalğası qəbuledicisinə dəyir. Siqnalın göndərilməsi ilə onun geri gəlməsi arasında keçən vaxt qeyd olunur. ∆ t = 0,06 s. Və bu hesablama ilə əldə edilən məsafə yarıya bölünür və anbarın dərinliyini tapırıq. Echo sounders yalnız audio tezliklərdə deyil, həm də infrasəs və ya ultrasəsdə istifadə olunur. Son paraqrafda bunun necə istifadə olunduğundan danışdıq. Prinsip eynidir. Səs dalğalarının əks olunması fenomenindən istifadə olunur. Başqa bir maraqlı səs fenomeninə baxaq - bu səs rezonansı. Xatırladım: bu, sistemin və məcburi olanların təbii salınımlarının tezliyini saxlamaqla məcburi rəqslərin amplitudasının artırılması hadisəsidir. Xatırladım: salına bilən istənilən sistemin öz tezliyi var. Bu tezlik, salına bilən cihazın dizaynı ilə formalaşır. Bu cihazı aşağıdakı məcburi rəqslərin tezliyi n 0 = n CON olan xarici qüvvə ilə salınmağa məcbur etsək, səs vibrasiyaları artacaq, çünki amplituda artım səsin, enerji gücünün artmasına səbəb olur. Bunun nə demək olduğunu başa düşməyiniz üçün bu fenomeni ətraflı izah edin rezonans , musiqidə istifadə olunan xüsusi cihazla işləyəcəyik. Bu cihaz tüninq çəngəl adlanır. Çəngəl poladdan hazırlanır və bu təcrübədə A qeydinə uyğun təbii tezliyə malikdir. Sınaq və səhv yolu ilə, riyazi hesablamalar vasitəsilə bu tənzimləyici çəngəl üçün xüsusi rezonator qutusu seçilmişdir. Bu hansı qutudur? Səslə nə etdiyini indi təcrübədə görəcəyik. Qarşımızda tuning çəngəl var. Məndə vibrasiya yaratmaq üçün istifadə edəcəyimiz rezin çəkic var. Bu tənzimləyici çəngəl məcburi vibrasiyaya malik olacaq. Birincisi, rezonator qutusunun nə üçün olduğunu başa düşmək üçün mən rezonator qutusunu bu kimi sadə vərəqlə örtməyə çalışacağam. Səsin özü ilə nə olacağını diqqətlə dinləyin. Bir şey hiss edirsinizsə, təcrübəni yenidən təkrarlayaq. Sistemdəki enerjini artıraraq daha ciddi rəqs yaratmağa çalışacağam. Beləliklə, rezonator qutusu yaranan salınımların amplitudasını artırır. O bunu necə edir? Sistemə verdiyim enerjini yenidən paylayır. Bu o deməkdir ki, tənzimləyici çəngəl qutunun özünün səs lövhəsinin rezonator qutusunda və bu qutunun içərisində olan havada vibrasiyaya səbəb olur. Vibrasiya səsi artırır və gücləndirir. Eyni zamanda, enerjinin saxlanması qanunu yerinə yetirilir, yəni. Rezonator qutusu ilə tuning çəngəl daha az vaxt, lakin daha güclü səslənir. Təcrübəni davam etdirək. Gəlin görək bu səs vibrasiyasını necə dayandıra bilərik. Tuning çəngəlinin ayaqlarına toxundum və bu sistemin amortizasiya əmsalı çox böyük oldu, salınım demək olar ki, dərhal dayandı. Təkrar edirik, heç bir tərəddüd yoxdur. İndi rezonans fenomeninə baxacağıq, tam olaraq eyni səs tezliyinə, başqa bir tənzimləyici çəngəl götürsəm nə olacaq. Baxın, rezonator qutuları bir-birinə doğru yönəldiləcək ki, hava boşluğu əhəmiyyətsiz olsun və vibrasiya sönməsin və effekt maksimum olsun. Beləliklə, bu tüninq çəngəlində vibrasiya yaradıram. Səs dalğası yayılır, kosmosa gedir və tezlik tüninq çəngəl ilə tam eynidirsə, rezonans yaranmalıdır. Baxaq, ikinci tüninq çəngəlinin necə səsləndiyini eşidirəm. Yenidən təkrar edək: tənzimləyici səslənir, səsi dayanır. Gəlin yoxlayaq, bəlkə solda xüsusi tuning çəngəlim var. Gəlin ikinci tüninq çəngəlini vibrasiya etməyə çalışaq və birinci ilə nə baş verdiyini dinləyək. Tərəddüd var. Beləliklə, rezonans şərti yerinə yetirilir: tezliklər üst-üstə düşür, amplituda artır. Sistem xarici vibrasiyalara seçici şəkildə cavab verir. Yalnız sazlandığı tezliyi seçir. Gəlin bunu yoxlayaq, əgər indi tənzimləyici çəngəllərdən birinin vibrasiya tezliyini dəyişsəm (sadəcə bura muffu vidalayıram), titrəyən gövdənin kütləsi dəyişəcək, tezliyi də dəyişəcək. Buna görə də rezonans olmayacaq. Mən buna əminəm, gəlin təcrübə ilə yoxlayaq ki, həqiqətən də belədir. Heç bir rezonans yoxdur və buna görə də səs də yox idi. Görək, tərsinə etsəm, bu tənzimləyici səslənirsə, deməli, bəlkə sizi aldadıram, görək. Heç bir rezonans fenomeni yox idi.
Beləliklə, bu gün biz vacib səs hadisələrini öyrəndik. Bu, səs dalğalarının əks olunması və səs rezonansı fenomenidir. Diqqətinizə görə təşəkkürlər.
Səs dalğalarının iki mühit arasındakı interfeysdən əks olunması çox böyük praktik əhəmiyyətə malikdir. Gəlin səsin əks olunması qanunlarını təsvir edən təcrübəni nəzərdən keçirək (§ 24.19).
Bir şüşə qabın altına bir saat qoyun. Əgər siz stəkanda saatın səsi eşidilməyəcək qədər məsafədə dayanırsınızsa, şəklə göstərildiyi kimi, şüşənin dəliyinə bir şüşə boşqab qoyun. 25.7, sonra saatın tıqqıltısı eşidiləcək. Lövhənin bucağını və qulağın mövqeyini dəyişdirərək, düşmə bucağının əks bucağına bərabər olduğundan əmin ola bilərsiniz.
Səsin əks olunmasının maraqlı bir halı əks etdirən səth dalğanın yayılma istiqamətinə perpendikulyar yerləşdikdə baş verir. Bu zaman səs dalğası əks olunduqdan sonra öz mənbəyinə qayıdır. Səs dalğasının əks olunduqdan sonra öz mənbəyinə qayıtmasına əks-səda deyilir.
Belə çıxır ki, insan səs hissini saxlayır
Qulaqdakı timpanik membran titrəməyi dayandırdıqdan 0,1 s sonra. Bu o deməkdir ki, əks etdirən səthdən qulağa qədər qısa bir məsafədə əks-səda əsas səslə birləşəcək və müddətini bir qədər uzadacaqdır. Bu o deməkdir ki, əks-səda əsas səsdən ayrı olaraq yalnız maneəyə kifayət qədər böyük məsafədə eşidilə bilər.
Bu, səs mənbəyindən yansıtıcı səthə qədər olan məsafəni təyin etməyə imkan verir. A səs mənbəyindən əks etdirən B səthinə qədər olan məsafə I-ə bərabər olsun (şək. 25.8). Əgər səs siqnalının A nöqtəsindən getməsi ilə onun eyni nöqtəyə qayıtması arasındakı vaxt bərabərdirsə və səsin sürəti bərabərdirsə, onda harada olur?
Aydındır ki, səs siqnalı qısamüddətli olmalıdır, çünki uzun siqnal ilə əks-səda əsas səslə birləşəcək və t vaxtını təyin etmək mümkün deyil. (Göstərin ki, havada 344 m/s səs sürətində (20°C-də) əks etdirən səthə qədər olan məsafə 17,2 m-dən çox olarsa, əks-səda əsas səsdən ayrı eşidiləcək.)
Qapalı otaqda səs divarlardan dəfələrlə əks olunur ki, bu da səs mənbəyi dayandıqdan sonra səsin müddətini artırır.
Qapalı otaqda qalan səsə reverberasiya deyilir. Kiçik otaqlar üçün reverberasiya müddəti təxminən 1 s olmalıdır. Reverberasiya vaxtı konsert salonlarında səsin keyfiyyətinə çox təsir edir, çünki əks-səda müddəti çox uzun olarsa, musiqi dinlənilə bilməz, əks-səda müddəti çox qısa olarsa, səslər sönük və kəskin olur.
İki media arasındakı interfeysdə səs yalnız əks olunmur, həm də başqa bir mühitə nüfuz edərkən udulur. Səs dalğalarının enerjisi qismən mühitin molekullarının xaotik hərəkətinin enerjisinə çevrilir. Məsələn, gips divar səs dalğalarının enerjisinin təxminən 8%-ni, xalça isə təxminən 20%-ni udur. Bu, əşyalarla dolu bir otaqda səsin küt, boş otaqda səsin yüksək olduğunu izah edir.
Tərif 1
Echo- müşahidəçinin maneələrdən (elektromaqnit, səs və s.) əks olunan dalğanı qəbul etməsindən ibarət fiziki hadisə.
Echo eyni əksdir, güzgüdə yalnız işıq əks olunur, əks-səda olduqda isə səs. İstənilən maneə səs üçün güzgü ola bilər. Səs nə qədər kəskin və kəskin olsa, əks-səda bir o qədər aydın olur. Eko yaratmağın ən yaxşı yolu əllərinizi çırpmaqdır. Alçaq kişi səsi zəif əks etdirir, lakin yüksək səs aydın əks-səda verir.
Təpələrlə və ya böyük binalarla əhatə olunmuş yerdə səs çıxarsanız, əks-səda eşidilə bilər.
Akustik fenomen
Akustik dalğalar divarlardan və dağlar kimi digər sərt səthlərdən əks olunur. Səs daimi fiziki xassələri olmayan bir mühitdə hərəkət etdikdə sındırıla bilər.
Şəkil 1. Echo əməliyyatının izahı
Gecikmə saniyənin 1/15 dollarından az olarsa, insan qulağı əks-sədanı orijinal səsdən ayıra bilməz.
Eksonun gücü tez-tez birbaşa ötürülən dalğaya nisbətən dB səs təzyiqi səviyyələrində (SPL) ölçülür. Səs-sədalar - siqnallar tələb oluna bilər (sonarda olduğu kimi) və ya arzuolunmaz (telefon sistemlərində olduğu kimi).
Səthlərdən gələn səs dalğalarının əks olunması da səthin formasından asılıdır. Düz səthlər səs dalğalarını elə əks etdirir ki, dalğanın səthə yaxınlaşdığı bucaq dalğanın səthi tərk etdiyi bucağa bərabər olsun.
Səs dalğalarının əyri səthlərdən əks olunması daha maraqlı bir fenomenə gətirib çıxarır. Parabolik formalı əyri səthlər səs dalğalarını bir nöqtəyə yönəltmək vərdişinə malikdir. Parabolik səthlərdən əks olunan səs dalğaları bütün enerjilərini kosmosun bir nöqtəsində cəmləşdirir; bu anda səs güclənir. Elm adamları uzun müddətdir ki, bayquşların üzlərində səs toplamaq və əks etdirmək üçün istifadə edilə bilən sferik disklər olduğuna inanırlar.
Səs əks etdirməsindən istifadə
Suda səsin sürəti havadan fərqlidir. Echo sounder-in işini nəzərdən keçirək. Su sütunundan keçərək dənizin dibinə çatan, əks olunan və əks-səda şəklində geri qaçan kəskin səs çıxarır. Səs-səda cihazı onu tutur və dənizin dibinə qədər olan məsafəni hesablayır.
Şəkil 2. Səs siqnalının işləməsi
Səsin əks etdirilməsi bir çox cihazlarda istifadə olunur. Məsələn, səsgücləndirici, buynuz, stetoskop, eşitmə cihazı və s.
Xəstənin daxili orqanlarından səsləri eşitmək üçün bir stetoskop istifadə olunur; diaqnostik məqsədlər üçün. Səsin əks olunması qanunlarına uyğun işləyir.
Yarasalar ov qabiliyyətini artırmaq üçün yüksək tezlikli (qısa dalğa uzunluğu) ultrasəs dalğalarından istifadə edirlər. Yarasanın tipik yırtıcısı güvədir - yarasanın özündən çox da böyük olmayan bir obyekt. Yarasalar havada qohumlarını aşkar etmək üçün ultrasəs exolocation üsullarından istifadə edirlər. Bəs niyə ultrasəs? Bu sualın cavabı difraksiya fizikasındadır. Dalğa uzunluğu qarşılaşdığı maneədən daha qısa olduğu üçün dalğa artıq ətrafına səpələnə bilmir və buna görə də əks olunur. Yarasalar ovlarının ölçüsündən daha kiçik dalğa uzunluğuna malik ultrasəs dalğalarından istifadə edirlər. Bu səs dalğaları yırtıcı ilə toqquşacaq və ovun ətrafında difraksiya edilmək əvəzinə, ovdan sıçrayaraq siçana exolocation istifadə edərək ovlamağa imkan verəcək.
Səs təzyiqi p mühitin salınan hissəciklərinin sürətindən v asılıdır. Hesablamalar bunu göstərir
burada p - mühitin sıxlığı, c - mühitdəki səs dalğasının sürətidir. rc məhsulu xüsusi akustik empedans adlanır; müstəvi dalğa üçün buna dalğa empedansı da deyilir.
Xarakterik empedans bir mühitin ən vacib xarakteristikasıdır, onun sərhədində dalğaların əks olunması və sınması şərtlərini təyin edir.
Təsəvvür edək ki, səs dalğası iki media arasındakı interfeysə dəyir. Dalğanın bir hissəsi əks olunur, bir hissəsi isə qırılır. Səs dalğasının əks olunması və sınması qanunları işığın əks olunması və sınması qanunlarına bənzəyir. Kırılan dalğa ikinci mühitdə udula bilər və ya ondan çıxa bilər.
Fərz edək ki, müstəvi dalğa normal olaraq interfeysə düşür; birinci mühitdə onun intensivliyi I 1, ikinci mühitdə sınmış (keçirilmiş) dalğanın intensivliyi 1 2-dir. zəng edək
səs dalğasının nüfuz əmsalı.
Rayleigh göstərdi ki, səsin nüfuz əmsalı düsturla müəyyən edilir
Əgər ikinci mühitin dalğa müqaviməti birinci mühitin dalğa müqaviməti ilə müqayisədə çox böyükdürsə (c 2 p 2 >> c 1 ρ 1), onda (6.7) əvəzinə biz
c 1 ρ 1 /c 2 p 2 >>1-dən bəri. Bəzi maddələrin 20 °C-də dalğa empedanslarını təqdim edək (Cədvəl 14).
Cədvəl 14
Səs dalğasının havadan betona və suya nüfuz etmə əmsalını hesablamaq üçün (6.8) istifadə edirik:
Bu məlumatlar təsir edicidir: belə çıxır ki, səs dalğasının enerjisinin çox kiçik bir hissəsi havadan betona və suya keçir.
İstənilən qapalı məkanda divarlardan, tavandan, mebeldən digər divarlara, döşəmələrə və s.-dən əks olunan səs yenidən əks olunur və udulur və tədricən yox olur. Buna görə də, səs mənbəyi dayandıqdan sonra da otaqda uğultu yaradan səs dalğaları var. Bu, xüsusilə böyük geniş salonlarda nəzərə çarpır. Mənbə söndürüldükdən sonra qapalı məkanlarda səsin tədricən zəifləməsi prosesi reverberasiya adlanır.
Reverberasiya, bir tərəfdən, faydalıdır, çünki səsin qavranılması əks olunan dalğanın enerjisi ilə gücləndirilir, lakin digər tərəfdən, həddindən artıq uzun əks-səda nitqin və musiqinin qavranılmasını əhəmiyyətli dərəcədə pisləşdirə bilər, çünki səsin hər yeni hissəsi mətn əvvəlkilərlə üst-üstə düşür. Bununla əlaqədar olaraq onlar adətən hansısa optimal reverberasiya vaxtını göstərirlər ki, bu da auditoriyalar, teatr və konsert salonları və s. tikilərkən nəzərə alınır. Məsələn, Moskvada İttifaqlar Evinin dolu Sütun zalının reverberasiya vaxtı 1,70 s, və dolu Bolşoy Teatrının - 1. 55 s. Bu otaqlar üçün (boş) reverberasiya müddəti müvafiq olaraq 4,55 və 2,06 s-dir.
Eşitmə fizikası
Xarici, orta və daxili qulaq nümunəsindən istifadə edərək eşitmə fizikasının bəzi suallarını nəzərdən keçirək. Xarici qulaq qulaqcığı 1 və xarici eşitmə kanalından 2 ibarətdir (şək. 6.8).İnsanlarda qulaqcıq eşitmədə əhəmiyyətli rol oynamır. Ön-arxa istiqamətdə yerləşdikdə səs mənbəyinin lokalizasiyasını təyin etməyə kömək edir. Bunu izah edək. Mənbədən gələn səs qulağa daxil olur. Mənbənin şaquli müstəvidə yerindən asılı olaraq
(Şəkil 6.9) səs dalğaları xüsusi formasına görə pinnada fərqli şəkildə diffraksiya edəcəklər. Bu, həm də qulaq kanalına daxil olan səs dalğasının spektral tərkibinin dəyişməsinə səbəb olacaq (difraksiya məsələləri 19-cu fəsildə daha ətraflı müzakirə olunur). Təcrübə nəticəsində insan səs dalğasının spektrindəki dəyişiklikləri səs mənbəyinə doğru istiqamətlə əlaqələndirməyi öyrənmişdir (Şəkil 6.9-da A, B və B istiqamətləri).
İki səs qəbuledicisi (qulağı) olan insanlar və heyvanlar səs mənbəyinə və üfüqi müstəvidə istiqamət təyin edə bilirlər (binaural effekt; Şəkil 6.10). Bu, səsin mənbədən fərqli qulaqlara qədər müxtəlif məsafələr qət etməsi və sağ və sol qulaqlara daxil olan dalğalar üçün faza fərqinin yaranması ilə izah olunur. Bu məsafələrdəki fərq (5) ilə faza fərqi (∆φ) arasındakı əlaqə işığın müdaxiləsini izah edərkən § 19.1-də əldə edilir [bax. (19.9)]. Səs mənbəyi birbaşa insanın üzünün qarşısında yerləşirsə, o zaman δ = 0 və ∆φ = 0; səs mənbəyi qulaqlardan birinin əks tərəfində yerləşirsə, o zaman digər qulağa gecikmə ilə daxil olur. Təxminən fərz edək ki, bu halda 5 qulaqlar arasındakı məsafədir. Formula (19.9) istifadə edərək, faza fərqi v = 1 kHz və δ = 0,15 m üçün hesablana bilər. Təxminən 180°-ə bərabərdir.
Üfüqi müstəvidə səs mənbəyinə doğru müxtəlif istiqamətlər 0° ilə 180° arasında olan faza fərqinə uyğun olacaq (yuxarıda göstərilən məlumatlar üçün). Normal eşitmə qabiliyyəti olan bir insanın səs mənbəyinin istiqamətini 3 ° dəqiqliklə təyin edə biləcəyinə inanılır; bu, 6 ° faza fərqinə uyğundur. Buna görə də fərz edə bilərik ki, insan qulaqlarına daxil olan səs dalğalarının faza fərqindəki dəyişiklikləri 6° dəqiqliklə ayırd edə bilir.
 |
Faza fərqinə əlavə olaraq, binaural effekt müxtəlif qulaqlarda səs intensivliyindəki fərq, həmçinin bir qulaq üçün başdan "akustik kölgə" ilə asanlaşdırılır. Şəkildə. 6.10 sxematik olaraq mənbədən gələn səsin sola daxil olduğunu göstərir
difraksiya nəticəsində qulaq (19-cu fəsil).
Səs dalğası qulaq kanalından keçir və qismən qulaq pərdəsindən 3 əks olunur (bax. Şəkil 6.8). Hadisənin və əks olunan dalğaların müdaxiləsi nəticəsində akustik rezonans yarana bilər. Bu vəziyyətdə dalğa uzunluğu xarici eşitmə kanalının uzunluğundan dörd dəfə çoxdur. İnsanlarda eşitmə kanalının uzunluğu təxminən 2,3 sm-dir; buna görə də akustik rezonans bir tezlikdə baş verir
Orta qulağın ən vacib hissəsi qulaq pərdəsi 3 və eşitmə sümükcikləridir: uyğun əzələlər, vətərlər və ligamentlərə malik olan kiçik sümük 4, incus 5 və stapes 6. Sümüklər mexaniki titrəmələri xarici qulağın hava mühitindən daxili qulağın maye mühitinə ötürür. Daxili qulağın maye mühiti suyun xarakterik empedansına təxminən bərabər olan xarakterik bir empedansa malikdir. Göstərildiyi kimi (bax § 6.4), səs dalğasının havadan suya birbaşa keçidi zamanı hadisə intensivliyinin yalnız 0,123%-i ötürülür. Bu çox azdır. Buna görə də, orta qulağın əsas məqsədi daxili qulağa daha çox səs intensivliyi ötürməyə kömək etməkdir. Texniki dildən istifadə edərək deyə bilərik ki, orta qulaq daxili qulağın hava və mayesinin dalğa müqavimətinə uyğun gəlir.
Ossicles sistemi (bax. Şəkil 6.8) bir ucunda çəkiclə qulaq pərdəsinə (sahə S 1 = 64 mm 2), digər tərəfdən - üzəngi ilə - daxili qulağın oval pəncərəsinə 7 (sahə) bağlanır. S 2 = 3 mm 2).
Bu zaman daxili qulağın oval pəncərəsinə F 2 qüvvəsi təsir edərək maye mühitdə səs təzyiqi p 2 yaradır. Onların arasındakı əlaqə:
(6.9)-u (6.10)-a bölmək və bu əlaqəni (6.11) ilə müqayisə etməklə əldə edirik.
| harada |
və ya loqarifmik vahidlərlə (bax § 1.1)
Bu səviyyədə orta qulaq xarici səs təzyiqinin daxili qulağa ötürülməsini artırır.
Orta qulağın başqa bir funksiyası yüksək intensivlikli səs zamanı titrəmələrin ötürülməsini zəiflətməkdir. Bu, orta qulaq sümüklərinin əzələlərinin refleks rahatlaması ilə həyata keçirilir.
Orta qulaq atmosferə eşitmə borusu (Eustachian) vasitəsilə bağlanır.
Xarici və orta qulaqlar səs keçirici sistemə aiddir. Səs qəbul edən sistem daxili qulaqdır.
Daxili qulağın əsas hissəsi mexaniki titrəmələri elektrik siqnalına çevirən kokleadır. Kokleaya əlavə olaraq, daxili qulaqda eşitmə funksiyası ilə heç bir əlaqəsi olmayan vestibulyar aparat (bax § 4.3) daxildir.
İnsan kokleası təxminən 35 mm uzunluğunda sümüklü bir quruluşdur və 2 3/4 döngə ilə konus formalı spiral formasına malikdir. Baza diametri təxminən 9 mm, hündürlüyü təxminən 5 mm-dir.
Şəkildə. 6.8 koklea (kesikli xətt ilə məhdudlaşır) baxış rahatlığı üçün sxematik şəkildə genişləndirilmiş şəkildə göstərilmişdir. Koklea boyunca üç kanal keçir. Oval pəncərədən 7-dən başlayan biri skala vestibulyar 8 adlanır. Digər kanal isə dairəvi pəncərədən 9 gəlir, buna skala timpani 10 deyilir. Vestibulyar və timpanik skala kokleanın günbəzində birləşir. kiçik bir çuxur vasitəsilə - helikotrema 11. Beləliklə, hər iki kanal müəyyən mənada perilimfa ilə dolu vahid sistemi təmsil edir. Ştapelərin 6 titrəyişləri oval pəncərənin 7 membranına, ondan perilimfaya ötürülür və dairəvi pəncərənin membranını 9 “çıxır”. Vestibulyar və timpanik skala arasındakı boşluq koxlear kanal 12 adlanır, endolimfa ilə doludur. Koxlear kanal və skala tympani arasında əsas (bazilyar) membran 13 koklea boyunca keçir.O, reseptor (saç) hüceyrələrini ehtiva edən Korti orqanını ehtiva edir və eşitmə siniri kokleadan gəlir (bu detallar göstərilmir. Şəkil 6.8-də).
Korti orqanı (spiral orqan) mexaniki vibrasiyaları elektrik siqnalına çevirir.
Əsas membranın uzunluğu təqribən 32 mm-dir, oval pəncərədən kokleanın zirvəsinə qədər (0,1-dən 0,5 mm-ə qədər) istiqamətdə genişlənir və nazikləşir. Əsas membran fizika üçün çox maraqlı bir quruluşdur, tezlik seçici xüsusiyyətlərə malikdir. Bunu Helmholtz qeyd etdi
köklənmiş piano simləri seriyasına bənzər şəkildə əsas membranı təmsil edirdi. Nobel mükafatı laureatı Bekesi bu rezonator nəzəriyyəsinin yanlışlığını müəyyən etdi. Bekesinin əsərləri əsas membranın mexaniki həyəcanın heterojen ötürülməsi xətti olduğunu göstərdi. Akustik bir stimula məruz qaldıqda, bir dalğa əsas membran boyunca yayılır. Tezlikdən asılı olaraq bu dalğa fərqli şəkildə zəifləyir. Tezlik nə qədər aşağı olsa, dalğa zəifləməyə başlamazdan əvvəl oval pəncərədən bir o qədər uzaqlaşacaq. Məsələn, 300 Hz tezliyi olan bir dalğa zəifləmə başlamazdan əvvəl oval pəncərədən təxminən 25 mm-ə qədər yayılacaq və 100 Hz tezliyi olan bir dalğa 30 mm-ə yaxın maksimuma çatır. Bu müşahidələrə əsasən, hündürlüyün qavranılmasının əsas membranın maksimum vibrasiya mövqeyi ilə müəyyən edildiyi nəzəriyyələr hazırlanmışdır. Beləliklə, daxili qulaqda müəyyən bir funksional zəncir müşahidə edilə bilər: oval pəncərə membranının salınması - perilimfanın salınması - əsas membranın mürəkkəb salınımları - əsas membranın mürəkkəb salınımları - tük hüceyrələrinin qıcıqlanması (orqan reseptorları). Corti) - elektrik siqnalının yaranması.
Karlığın bəzi formaları kokleanın reseptor aparatının zədələnməsi ilə əlaqələndirilir. Bu vəziyyətdə, koklea mexaniki titrəmələrə məruz qaldıqda elektrik siqnalları yaratmır. Bu cür karlara elektrodları kokleaya implantasiya etməklə və onlara mexaniki qıcıqlanma zamanı yarananlara uyğun gələn elektrik siqnalları verməklə kömək etmək olar.
Əsas funksiyası olan bu cür protezlər (koxlear protezlər) bir sıra ölkələrdə hazırlanır. Rusiyada koxlear protezlər Rusiya Tibb Universitetində hazırlanmış və tətbiq edilmişdir. Koxlear protez Şəkildə göstərilmişdir. 6.12, burada 1 - əsas gövdə, 2 - mikrofonlu qulaqcıq, 3 - implantasiya edilə bilən elektrodlara qoşulmaq üçün elektrik birləşdiricisi fiş.
