Na pot valov v vodni kopeli postavimo ravno ploščo, katere dolžina je velika v primerjavi z valovno dolžino . Videli bomo naslednje. Za ploščo je območje, kjer površina vode skoraj miruje (slika 83). Z drugimi besedami, plošča ustvarja senco – prostor, kamor valovi ne prodrejo. Pred ploščo lahko jasno vidite, kako se valovi odbijajo od nje, to pomeni, da valovi, ki padajo na ploščo, ustvarjajo valove, ki prihajajo iz plošče. Ti odbiti valovi imajo obliko koncentričnih lokov, ki se širijo kot iz središča, ki leži za ploščo. Pred ploščo se pojavi nekakšna mreža primarnih valov, ki vpadajo na ploščo, in odbitih valov, ki prihajajo od nje proti vpadnim.
Kako se spremeni smer širjenja vala, ko se odbije?
Poglejmo, kako se odbija ravninski val. Kot, ki ga tvorita navpičnica na ravnino našega »ogledala« (plošče) in smer širjenja vpadnega vala, označimo z (sl. 84), kot, ki ga tvorita ista navpičnica in smer širjenja valovanja val, ki ga odbije . Izkušnje kažejo, da je pri katerem koli položaju "ogledala", tj. odbojni kot valovanja od odbojne ravnine enak vpadnemu kotu.
riž. 83. Senca, ki jo meče velika plošča
riž. 84. Odbojni kot je enak vpadnemu kotu
Ta zakon odboja je splošni valovni zakon, to pomeni, da velja za vse valove, vključno z zvokom in svetlobo. Zakon ostaja v veljavi za sferične (ali obročaste) valove, kot je razvidno iz sl. 85. Tukaj je odbojni kot na različnih točkah odbojne ravnine drugačen, vendar je na vsaki točki enak kotu .
riž. 85. Zakon odboja je izpolnjen v vsaki točki odbojne ravnine
Odboj valov od ovir je zelo pogost pojav. Dobro znani odmev nastane zaradi odboja zvočnih valov od zgradb, hribov, gozdov itd. Če nas dosežejo zvočni valovi, ki se zaporedoma odbijajo od številnih ovir, potem dobimo večkratni odmev. Grmenje imajo enak izvor. To je ponavljajoče se ponavljanje zelo močnega "poka" ogromne električne iskre - strele. Lokacijske metode, omenjene v § 35, so temeljile na odboju elektromagnetnih valov in elastičnih valov od ovir. Posebej pogosto opazimo pojav odboja svetlobnih valov.
Odbiti val je v primerjavi z vpadnim vedno do te ali druge stopnje oslabljen. Del energije vpadnega vala absorbira telo, od površine katerega se odbije. Zvočne valove dobro odbijajo trde površine (omet, parket), veliko slabše pa mehke površine (preproge, zavese itd.).
Vsak zvok ne preneha takoj, ko njegov izvor utihne, ampak postopoma zbledi. Odboj zvoka v prostorih povzroči pojav naknadnega zvoka, imenovan odjek. V praznih prostorih je odmev visok, tj. opazimo svojevrsten odmev. Če je v prostoru veliko absorpcijskih površin, zlasti mehkih (oblazinjeno pohištvo, oblačila ljudi, zavese itd.), Potem odmeva ni opaziti. V prvem primeru pride do velikega števila zvočnih odbojev, preden se energija zvočnega vala skoraj popolnoma absorbira, v drugem pa pride do absorpcije veliko hitreje.
Odmev pomembno določa kakovost zvoka prostora in ima veliko vlogo v arhitekturni akustiki. Za določen prostor (avditorij, dvorana itd.) in določeno vrsto zvoka (govor, glasba) je treba absorpcijo posebej izbrati. Ne sme biti prevelik, da ne dobimo dolgočasnega, »mrtvega« zvoka, vendar ne premajhen, da dolgotrajno odmevanje ne moti razumljivosti govora ali zvoka glasbe.
Med lekcijo bodo vsi lahko dobili predstavo o temi »Odsev valov. Zvočna resonanca." V tej lekciji bomo raziskali tako zanimiv pojav odboja valov, kot je odmev, in izračunali pogoje, potrebne za njegov pojav. Izvedli bomo tudi fascinanten eksperiment z glasbenimi glasbenimi vilicami, da bi bolje razumeli, kaj je zvočna resonanca.
Tako zaključujemo 7. poglavje - "Oscilacije in valovi" - z zanimivimi pojavi. To je odboj valov in zvočna resonanca. Veste, da lahko v praznem prostoru, v gorah ali pod oboki zgradbe opazujete čudovit pojav – odmev. Kaj je odmev? Echo- To je pojav odboja zvočnih valov od gostih predmetov. Kdaj lahko oseba sliši odmev? Izkazalo se je, da je za razlikovanje človeka (njegov slušni aparat je lahko razlikoval med dvema signaloma) nujno, da je časovni zamik 0,06 s. Izračunajmo: hitrost širjenja valov je v zraku 340 m/s, zato lahko izračunamo razdaljo do predmeta, od katerega se bo val odbil. Naj bo jasno: ko pomnožimo hitrost s to vrednostjo, zakasnitvijo, dobimo 20,4 m. ∆t = 340 m/s 0,06 m/s = 20,4 m.
Vendar razumete, da je odboj gibanje vala v eno smer, nato pa se odbije v drugo, tako da lahko razdaljo, ki smo jo prejeli, enostavno razdelimo na polovico in postavimo osebo na razdaljo od ovire, iz katere bo zvok se odraža in potem lahko slišiš odmev. Potrebujete tudi visoko odbojno površino, kajti če je na primer soba dovolj velika, je polna veliko pohištva (oblazinjenega pohištva) in ljudi, potem vsi ti predmeti absorbirajo zvočno valovanje, zato je odmev nerazločen. Enostavno ni dovolj energije, da bi zvočno valovanje povzročilo ta pojav. Kje se ta pojav uporablja? Seveda je zabavno poslušati odmeve v gorah, lepo je peti pod glasbenimi oboki, ki se pogosto uporabljajo v arhitekturi 19. stoletja, vendar obstajajo prave naprave, ki to lastnost izkoriščajo. Na primer, megafon. Če zdajle takole pokrčim dlani, boste takoj slišali, da je moj zvok postal močnejši, čeprav bi ljudem, ki bi stali ob meni, zvok iz mojih glasilk bil veliko tišji. Zato pride do zanimivega pojava: stene roga ojačajo zvočno valovanje in tako povečajo moč signala. Kaj je zvočnik? To je zapletena beseda, ki izhaja iz dveh besed: "echo" - "odsev", "lot" - naprava, ki meri globino rezervoarja. Veliko je preprost kamen na ribiški vrvi. Odmev ljudi, ki plujejo na velikih ladjah, je zasnovan takole. Pod bokom ladje je sprejemnik in vir zvočnih valov. Zvočni val potuje od vira zvoka, doseže dno, se odbije in zadene sprejemnik zvočnega vala. Beleži se čas, ki preteče med pošiljanjem signala in njegovim prihodom nazaj. ∆ t = 0,06 s. In razdaljo, ki jo dobimo s tem izračunom, razdelimo na polovico in ugotovimo globino rezervoarja. Ehosonde ne uporabljamo le pri zvočnih frekvencah, ampak tudi pri infrazvoku ali ultrazvoku. V zadnjem odstavku smo govorili o tem, kako se to uporablja. Princip je enak. Uporablja se pojav odboja zvočnih valov. Poglejmo še en zanimiv zvočni pojav – to zvočna resonanca. Naj vas spomnim: to je pojav povečanja amplitude prisilnih nihanj ob ohranjanju frekvence lastnih nihanj sistema in prisilnih. Naj vas spomnim: vsak sistem, ki lahko niha, ima svojo frekvenco. To frekvenco tvori že sama zasnova naprave, ki lahko niha. Če to napravo prisilimo k nihanju z zunanjo silo, ki ima naslednjo frekvenco prisilnih nihanj n 0 = n CON, se bodo zvočna nihanja povečala, saj povečanje amplitude povzroči povečanje zvočne, energijske moči. Podrobno razložiti ta pojav, da boste razumeli, kaj pomeni resonanca , delali bomo s posebno napravo, ki se uporablja v glasbi. Ta naprava se imenuje tuning fork. Vilice so izdelane iz jekla in imajo lastno frekvenco, ki ustreza noti A v tem poskusu. S poskusi in napakami, z matematičnimi izračuni, je bila za to glasbeno vilico izbrana posebna resonatorska škatla. Kakšna škatla je to? Kaj počne z zvokom, bomo zdaj videli na izkušnjah. Pred nami je tuning vilica. Imam gumijasto kladivo, ki ga bomo uporabili za ustvarjanje vibracij. Ta glasbena vilica bo imela prisilne vibracije. Najprej, da bi razumeli, čemu je namenjena resonatorska škatla, jo bom poskusil pokriti s preprostim listom papirja, kot je ta. Pozorno poslušajte, kaj se bo zgodilo s samim zvokom. Če opazite kaj, ponovimo poskus še enkrat. S povečanjem energije v sistemu bom poskušal ustvariti resnejše nihanje. Torej resonatorska škatla poveča amplitudo nastalih nihanj. Kako mu to uspe? Prerazporeja energijo, ki sem jo dovajal sistemu. To pomeni, da vilice v resonatorski škatli povzročajo tresljaje v zvočni plošči same škatle in v zraku, ki je v tej škatli. Vibracije se seštevajo in ojačajo zvok. Hkrati je izpolnjen zakon o ohranitvi energije, tj. Z resonatorsko škatlo se glasbena vilica sliši manj časa, a močneje. Nadaljujmo s poskusom. Poglejmo, kako lahko ustavimo to zvočno vibracijo. Dotaknil sem se nog glasbene vilice in koeficient dušenja tega sistema je postal zelo velik, nihanje se je skoraj v trenutku ustavilo. Ponavljamo, ni zadržkov. Zdaj si bomo ogledali pojav resonance, kaj se bo zgodilo, če vzamem popolnoma enako, s popolnoma enako zvočno frekvenco, drugo glasbeno vilico. Poglejte, resonatorske škatle bodo usmerjene druga proti drugi, tako da bo zračna reža nepomembna in da se tresljaji ne bodo dušili, učinek pa bo največji. Torej povzročam vibracije v tej vilici. Zvočni val se širi, gre v vesolje in če je frekvenca popolnoma enaka frekvenci glasbene vilice, bi morala nastati resonanca. Poglejmo, slišim, kako zveni druga glasbena vilica. Ponovimo še enkrat: glasbena vilica zasliši, preneha zveneti. Preverimo, morda imam na levi posebno tuning vilice. Poskusimo zavibrirati drugo vilico in poslušajmo, kaj se zgodi s prvo. Obstaja obotavljanje. Torej je resonančni pogoj izpolnjen: frekvence sovpadajo, amplituda se poveča. Sistem se na zunanje tresljaje odziva selektivno. Izbere samo frekvenco, na katero je uglašen. Preverimo tole, če zdaj spremenim frekvenco nihanja ene od vilic (tu samo privijem muf), se bo masa telesa, ki vibrira, spremenila in njegova frekvenca. Zato resonance ne bo. O tem sem prepričan, preverimo z izkušnjami, ali je res tako. Resonance ni, zato tudi zvoka ni bilo. Poglejmo, če to naredim v obratnem vrstnem redu, če se ta glasbena vilica oglasi, te morda zavajam, poglejmo. Resonančnega pojava ni bilo.
Torej, danes smo preučevali pomembne zvočne pojave. To je odboj zvočnih valov in pojav zvočne resonance. Hvala za vašo pozornost.
Odboj zvočnih valov od vmesnika med dvema medijema je zelo velik praktični pomen. Oglejmo si poskus, ki ponazarja zakone odboja zvoka (§ 24.19).
Na dno steklene čaše postavite uro. Če stojite tako daleč od čaše, da ure ni mogoče slišati, nato pa postavite stekleno ploščo na luknjo čaše, kot je prikazano na sl. 25.7, takrat se bo slišalo tiktakanje ure. S spreminjanjem kota plošče in položaja ušesa se lahko prepričate, da je vpadni kot enak odbojnemu.
Zanimiv primer odboja zvoka se pojavi, ko je zrcalna površina pravokotna na smer širjenja valov. V tem primeru se zvočni val po odboju vrne nazaj k izvoru. Vrnitev zvočnega valovanja k izvoru po odboju imenujemo odmev.
Izkazalo se je, da oseba ohrani zvočni občutek za
0,1 s po tem, ko bobnič v ušesu preneha vibrirati. To pomeni, da se bo odmev na kratki razdalji od zrcalne površine do ušesa združil z glavnim zvokom in le nekoliko podaljšal njegovo trajanje. To pomeni, da je odmev mogoče slišati ločeno od glavnega zvoka le na dovolj veliki razdalji do ovire.
To vam omogoča, da določite razdaljo od vira zvoka do odsevne površine. Naj bo razdalja od vira zvoka A do zrcalne površine B enaka I (slika 25.8). Če je čas med odhodom zvočnega signala iz točke A in vrnitvijo v isto točko enak in je hitrost zvoka enaka, kje je
Jasno je, da mora biti zvočni signal kratkotrajen, saj se bo z dolgim signalom odmev združil z glavnim zvokom in časa t ni mogoče določiti. (Pokažite, da bo pri hitrosti zvoka v zraku 344 m/s (pri 20 °C) odmev slišan ločeno od glavnega zvoka, če je razdalja do odbojne površine večja od 17,2 m.)
V zaprtem prostoru se zvok večkrat odbija od sten, kar podaljša trajanje zvoka po prenehanju vira zvoka.
Preostali zvok v zaprtem prostoru imenujemo odmev. Za majhne prostore naj bo čas odmevanja približno 1 s. Odmevni čas močno vpliva na kakovost zvoka v koncertnih dvoranah, saj če je odmevni čas predolg, glasbe ni mogoče poslušati, če je odmevni čas prekratek, pa postanejo zvoki medli in nenadni.
Na vmesniku med dvema medijema se zvok ne samo odbija, ampak tudi absorbira, ko prodre v drug medij. Energija zvočnih valov se delno pretvori v energijo kaotičnega gibanja molekul medija. Na primer, mavčna stena absorbira približno 8% energije zvočnih valov, preproga pa približno 20%. To pojasnjuje dejstvo, da je v sobi, polni stvari, zvok dolgočasen, v prazni sobi pa glasen.
Definicija 1
Echo- fizikalni pojav, pri katerem opazovalec prejme val, ki se odbija od ovir (elektromagnetnih, zvočnih itd.)
Odmev je enak odsev, le da se v ogledalu odbije svetloba, pri odmevu pa zvok. Vsaka ovira lahko postane ogledalo za zvok. Bolj ko je zvok oster in nenaden, tem bolj razločen je odmev. Najboljši način za ustvarjanje odmeva je ploskanje z rokami. Nizek moški glas se slabo odraža, visok glas pa ustvari jasen odmev.
Odmeve lahko slišite, če oddate zvok na mestu, ki je obdano s hribi ali velikimi zgradbami.
Akustični fenomen
Zvočni valovi se odbijajo od sten in drugih trdih površin, kot so gore. Ko se zvok premika skozi medij, ki nima trajnih fizičnih lastnosti, se lahko lomi.
Slika 1. Razlaga delovanja odmeva
Človeško uho ne more razlikovati odmeva od izvirnega zvoka, če je zakasnitev manjša od $1/15$ sekunde.
Moč odmeva se pogosto meri v dB nivojih zvočnega tlaka (SPL) glede na neposredno oddano valovanje. Odmevi – signali so lahko zaželeni (kot pri sonarju) ali nezaželeni (kot pri telefonskih sistemih).
Odboj zvočnih valov od površin je odvisen tudi od oblike površine. Ravne površine odbijajo zvočne valove tako, da je kot, pod katerim se val približa površini, enak kotu, pod katerim val zapusti površino.
Odboj zvočnih valov od ukrivljenih površin vodi do bolj zanimivega pojava. Ukrivljene površine s parabolično obliko imajo navado fokusiranja zvočnih valov v točko. Zvočni valovi, ki se odbijajo od paraboličnih površin, koncentrirajo vso svojo energijo na eni točki v prostoru; v tem trenutku se zvok okrepi. Znanstveniki že dolgo verjamejo, da imajo sove na svojih obrazih sferične diske, ki jih je mogoče uporabiti za zbiranje in odbijanje zvoka.
Uporaba Sound Reflection
Hitrost zvoka v vodi je drugačna kot v zraku. Oglejmo si delovanje odmeva. Oddaja oster zvok, ki skozi vodni stolpec doseže dno morja, se odbije in teče nazaj v obliki odmeva. Ehosonda ga ujame in izračuna razdaljo do morskega dna.
Slika 2. Delovanje sonde
Odboj zvoka se uporablja v številnih napravah. Na primer zvočnik, hupa, stetoskop, slušni aparat itd.
S stetoskopom slišimo zvoke iz pacientovih notranjih organov; za diagnostične namene. Deluje po zakonih odboja zvoka.
Netopirji uporabljajo ultrazvočne valove visoke frekvence (kratke valovne dolžine), da povečajo svojo sposobnost lova. Netopirjev tipičen plen je molj – predmet, ki ni veliko večji od samega netopirja. Netopirji uporabljajo tehnike ultrazvočne eholokacije, da zaznajo svoje sorodnike v zraku. Toda zakaj ultrazvok? Odgovor na to vprašanje je v fiziki uklona. Ker valovna dolžina postane krajša od ovire, na katero naleti, se val ne more več razpršiti okoli nje in se zato odbije. Netopirji uporabljajo ultrazvočne valove z valovno dolžino, manjšo od velikosti njihovega plena. Ti zvočni valovi bodo trčili ob plen in namesto da bi se razpršili okoli plena, se bodo od plena odbili, kar bo miški omogočilo lov z uporabo eholokacije.
Zvočni tlak p je odvisen od hitrosti v nihajočih delcev medija. To kažejo izračuni
kjer je p gostota medija, c je hitrost zvočnega valovanja v mediju. Produkt rc imenujemo specifična akustična impedanca; imenujemo ga tudi valovna impedanca.
Karakteristična impedanca je najpomembnejša značilnost medija, ki določa pogoje za odboj in lom valov na njegovi meji.
Predstavljajmo si, da zvočni val zadene vmesnik med dvema medijema. Del valovanja se odbije, del pa lomi. Zakoni odboja in loma zvočnega valovanja so podobni zakonom odboja in loma svetlobe. Lomljeno valovanje se lahko absorbira v drugem mediju ali pa pride iz njega.
Predpostavimo, da ravninski val vpada normalno na ploskev; njegova intenziteta v prvem mediju je I 1; Pokličimo
koeficient prodora zvočnega valovanja.
Rayleigh je pokazal, da je koeficient prodora zvoka določen s formulo
Če je valovna upornost drugega medija zelo velika v primerjavi z valovno upornostjo prvega medija (c 2 p 2 >> c 1 ρ 1), potem imamo namesto (6.7)
ker c 1 ρ 1 /c 2 p 2 >>1. Predstavimo valovne impedance nekaterih snovi pri 20 °C (tabela 14).
Tabela 14
Za izračun koeficienta prodora zvočnega valovanja iz zraka v beton in vodo uporabimo (6.8):
Ti podatki so impresivni: izkazalo se je, da le zelo majhen del energije zvočnega valovanja prehaja iz zraka v beton in vodo.
V vsakem zaprtem prostoru se zvok, ki se odbije od sten, stropov, pohištva pade na druge stene, tla itd., ponovno odbije in absorbira ter postopoma izzveni. Zato so tudi po tem, ko se vir zvoka ustavi, v prostoru še vedno prisotni zvočni valovi, ki ustvarjajo brenčanje. To je še posebej opazno v velikih prostornih dvoranah. Proces postopnega slabljenja zvoka v zaprtih prostorih po izklopu vira imenujemo odmev.
Odmev je po eni strani koristen, saj zaznavanje zvoka okrepi energija odbitega valovanja, po drugi strani pa lahko predolgo odmevanje bistveno poslabša zaznavanje govora in glasbe, saj vsak nov del besedilo prekriva prejšnja. V zvezi s tem običajno navedejo nek optimalen odmevni čas, ki se upošteva pri gradnji avditorijev, gledaliških in koncertnih dvoran itd. Na primer, odmevni čas napolnjene stolpne dvorane Doma sindikatov v Moskvi je 1,70 s, in napolnjenega Bolšoj teatra - 1. 55 str. Za te prostore (prazne) je odmevni čas 4,55 oziroma 2,06 s.
Fizika sluha
Razmislimo o nekaterih vprašanjih fizike sluha na primeru zunanjega, srednjega in notranjega ušesa. Zunanje uho je sestavljeno iz ušesa 1 in zunanjega sluhovoda 2 (slika 6.8). Pri človeku uho nima pomembne vloge. Pomaga določiti lokalizacijo vira zvoka, ko se nahaja v anteriorno-posteriorni smeri. Razložimo to. Zvok iz vira vstopi v uho. Odvisno od položaja vira v navpični ravnini
(Sl. 6.9) se bodo zvočni valovi različno ulomili na ustju zaradi njegove posebne oblike. To bo povzročilo tudi spremembo spektralne sestave zvočnega valovanja, ki vstopa v ušesni kanal (vprašanja uklona so podrobneje obravnavana v 19. poglavju). Kot rezultat izkušenj se je človek naučil povezovati spremembe v spektru zvočnega valovanja s smerjo proti viru zvoka (smeri A, B in B na sliki 6.9).
Z dvema sprejemnikoma zvoka (ušesi) lahko ljudje in živali določijo smer do vira zvoka in v vodoravni ravnini (binauralni učinek; slika 6.10). To je razloženo z dejstvom, da zvok prepotuje različne razdalje od vira do različnih ušes in nastane fazna razlika za valove, ki vstopajo v desno in levo uho. Povezava med razliko v teh razdaljah (5) in fazno razliko (∆φ) je izpeljana v § 19.1 pri razlagi interference svetlobe [glej (19,9)]. Če se vir zvoka nahaja neposredno pred obrazom osebe, potem je δ = 0 in ∆φ = 0; če se vir zvoka nahaja na strani nasproti enega od ušes, bo v drugo uho vstopil z zakasnitvijo. Predpostavimo približno, da je v tem primeru 5 razdalja med ušesi. Z uporabo formule (19.9) lahko fazno razliko izračunamo za v = 1 kHz in δ = 0,15 m. Je približno enak 180°.
Različne smeri proti viru zvoka v vodoravni ravnini bodo ustrezale fazni razliki med 0° in 180° (za zgornje podatke). Menijo, da lahko oseba z normalnim sluhom določi smer vira zvoka z natančnostjo 3°; to ustreza fazni razliki 6°. Zato lahko domnevamo, da je človek sposoben razlikovati spremembe v fazni razliki zvočnih valov, ki vstopajo v njegova ušesa, z natančnostjo 6°.
 |
Poleg fazne razlike je binauralni učinek omogočen z razliko v jakosti zvoka v različnih ušesih, pa tudi z "akustično senco" glave za eno uho. Na sl. 6.10 shematično prikazuje, da zvok iz vira vstopa v levo
uho kot posledica difrakcije (19. poglavje).
Zvočni val prehaja skozi ušesni kanal in se delno odbije od bobniča 3 (glej sliko 6.8). Zaradi interference vpadnih in odbitih valov lahko pride do akustične resonance. V tem primeru je valovna dolžina štirikrat večja od dolžine zunanjega sluhovoda. Dolžina ušesnega kanala pri človeku je približno 2,3 cm; zato pride do akustične resonance pri frekvenci
Najpomembnejši del srednjega ušesa je bobnič 3 in slušne koščice: malleus 4, incus 5 in stapes 6 z ustreznimi mišicami, kitami in vezmi. Kosti prenašajo mehanske vibracije iz zračnega okolja zunanjega ušesa v tekoče okolje notranjega ušesa. Tekoči medij notranjega ušesa ima karakteristično impedanco približno enako karakteristični impedanci vode. Kot je bilo prikazano (glej § 6.4), se med neposrednim prehodom zvočnega valovanja iz zraka v vodo prenese le 0,123 % vpadne jakosti. To je premalo. Zato je glavni namen srednjega ušesa pomagati pri prenosu večje jakosti zvoka v notranje uho. V strokovnem jeziku lahko rečemo, da se srednje uho ujema z valovnim uporom zraka in tekočine notranjega ušesa.
Sistem koščic (glej sliko 6.8) na enem koncu je s kladivom povezan z bobničem (območje S 1 = 64 mm 2), na drugi strani - s stremenom - z ovalnim oknom 7 notranjega ušesa (območje S 2 = 3 mm 2).
V tem primeru na ovalno okno notranjega ušesa deluje sila F 2, ki ustvarja zvočni tlak p 2 v tekočem mediju. Povezava med njimi:
Če (6.9) delimo z (6.10) in to razmerje primerjamo z (6.11), dobimo
| kje |
ali v logaritemskih enotah (glej § 1.1)
Na tej ravni srednje uho poveča prenos zunanjega zvočnega tlaka v notranje uho.
Druga funkcija srednjega ušesa je oslabitev prenosa vibracij v primeru zvoka visoke intenzivnosti. To dosežemo z refleksno sprostitvijo mišic srednjega ušesa.
Srednje uho je z atmosfero povezano preko slušne (evstahijeve) cevi.
Zunanje in srednje uho spadata v zvočnoprevodni sistem. Sistem za sprejemanje zvoka je notranje uho.
Glavni del notranjega ušesa je polž, ki pretvarja mehanske vibracije v električni signal. Notranje uho poleg polža vključuje vestibularni aparat (glej § 4.3), ki nima nobene zveze s slušno funkcijo.
Človeški polž je približno 35 mm dolga kostna struktura, ki ima obliko stožčaste spirale z 2 3/4 vijugama. Premer na dnu je približno 9 mm, višina približno 5 mm.
Na sl. 6.8 je polž (omejen s črtkano črto) prikazan shematično razširjen zaradi lažjega gledanja. Vzdolž polža potekajo trije kanali. Eden od njih, ki se začne iz ovalnega okna 7, se imenuje scala vestibular 8. Drugi kanal izhaja iz okroglega okna 9, imenuje se scala tympani 10. Vestibularna in bobnična skala sta povezani v kupoli kohleje. skozi majhno luknjo - helikotrema 11. Tako oba kanala na nek način predstavljata en sam sistem, napolnjen s perilimfo. Vibracije stremen 6 se prenašajo na membrano ovalnega okna 7, od nje do perilimfe in "izbočijo" membrano okroglega okna 9. Prostor med vestibularno in timpanično skalo se imenuje kohlearni kanal 12, napolnjena je z endolimfo. Med kohlearnim kanalom in scala tympani poteka glavna (bazilarna) membrana 13, ki vsebuje Cortijev organ, ki vsebuje receptorske (lasne) celice, slušni živec pa izhaja iz polža (te podrobnosti niso prikazane). na sliki 6.8).
Cortijev organ (spiralni organ) je pretvornik mehanskih vibracij v električni signal.
Dolžina glavne membrane je približno 32 mm, širi se in tanjša v smeri od ovalnega okna do vrha kohleje (od širine 0,1 do 0,5 mm). Glavna membrana je za fiziko zelo zanimiva struktura; ima frekvenčno selektivne lastnosti. To je opazil Helmholtz, ki je
predstavljal glavno membrano na podoben način kot niz uglašenih klavirskih strun. Nobelov nagrajenec Bekesy je ugotovil zmotnost te resonatorske teorije. Bekesyjeva dela so pokazala, da je glavna membrana heterogena linija prenosa mehanskega vzbujanja. Ko je izpostavljen zvočnemu dražljaju, se valovanje širi vzdolž glavne membrane. Glede na frekvenco to valovanje različno slabi. Nižja kot je frekvenca, dlje od ovalnega okna bo val potoval vzdolž glavne membrane, preden začne slabiti. Na primer, val s frekvenco 300 Hz se bo širil do približno 25 mm od ovalnega okna, preden se začne slabljenje, val s frekvenco 100 Hz pa doseže svoj maksimum blizu 30 mm. Na podlagi teh opazovanj so bile razvite teorije, po katerih je zaznavanje višine višine določeno s položajem največje vibracije glavne membrane. Tako lahko v notranjem ušesu sledimo določeni funkcionalni verigi: nihanje membrane ovalnega okenca - nihanje perilimfe - kompleksno nihanje glavne membrane - kompleksno nihanje glavne membrane - draženje lasnih celic (receptorji organa Corti) - generiranje električnega signala.
Nekatere oblike gluhosti so povezane s poškodbo receptorskega aparata polža. V tem primeru polž ne ustvarja električnih signalov, ko je izpostavljen mehanskim tresljajem. Takšnim gluhim ljudem je mogoče pomagati z vsaditvijo elektrod v polž in nanje dovajati električne signale, ki ustrezajo tistim, ki nastanejo ob mehanskem dražljaju.
Takšno protetiko glavne funkcije polža (polževa protetika) razvijajo v številnih državah. V Rusiji so kohlearno protetiko razvili in uvedli na Ruski medicinski univerzi. Kohlearna proteza je prikazana na sl. 6.12, tukaj 1 - glavno telo, 2 - ušesni kavelj z mikrofonom, 3 - električni priključni vtič za povezavo z vsadljivimi elektrodami.
