Как происходит различение звука по высоте кратко

Обновлено: 05.07.2024

Орган слуха и высота звука. Восприятие звуков в зависимости от частоты

Самая низкая частота, которая может быть воспринята человеческим ухом, составляет от 15 до 20 цикл/сек. Тоны, звуки, шумы, имеющие меньшую частоту колебаний, не могут быть услышаны. Звуки, частота колебаний которых меньше, чем 15 цикл/сек (т.е. звуки, не воспринимаемые человеческим ухом) объединяются под общим названием инфразвуков. Наивысшая частота, которую воспринимает здоровое человеческое ухо, находится в границах от 24000 цикл/сек. до 28000 цикл/сек. Периодические колебания, имеющие более высокую частоту (также не слышимые человеком), называются ультразвуками.

Между инфразвуками и ультразвуками находится область слухового восприятия. Эта область включает приблизительно 10,5 октав.
Высота звука определяется частотой колебаний первого гармонического тона, т.е. самого низкого тона.

Способность к восприятию высоких звуков зависит от возраста человека. После 50-ти лет верхняя граница области слухового восприятия начинает опускаться, примерно до 5000 цикл/сек.

Орган слуха человека обладает способностью реагировать на незначительные изменения частоты звуковой волны. В связи с этим вводится понятие о пороге слышимости звуков различной частоты, под этим определением подразумевается минимальное различие в высоте двух звуков, которое может быть воспринято человеческим ухом. Слуховой аппарат наиболее чувствителен к звукам с частотой колебаний от 1000 цикл /сек до 3000 цикл/сек, музыкальное ухо воспринимает сравнительно небольшие различия в высоте отдельных звуков, лежащих в этих пределах; т.е. порог слышимости звуков различной частоты в диапазоне 1000—3000 цикл/сек очень мал.

Диапазон слухового восприятия у животных гороздо шире, чем у человека. Собаки, например, слышат очень высокие звуки, характеризующиеся частотой колебаний, равной 30000 цикл/сек и даже 50000 цикл/сек; могут реагировать на звук специального свистка с очень большой частотой колебаний, причем человек этого звука уже не слышит.

Частицы среды, в которой осуществляется колебательное движение, оказывают давление на поверхность, на которую падает звуковая волна. Звуковое давление измеряется в барах. Бар — это давление, равное 0,987 атмосферы. В акустике пользуются значительно меньшей единицей измерения — микробаром, которому соответствует давление, производимое силой, равной 1 дине на площать в 1 сма. В аудиометрической практике звуковое давление измеряется в логарифмических относительных единицах. Соотношение энергии, заключенной в двух звуках I1 и I2 служит для измерения интенсивности звуков. Единицей измерения является децибел (дб) — 10 log I1 к I2. Таким образом, в децибелах выражается соотношение определенных величин интенсивности звуков. Децибел не является абсолютной характеристикой звука, эта величина выражает лишь соотношение двух сил. За условную единицу при измерении силы звука в относительных единицах принимается давление, равное 0,0002 дины на 1 см2 площади, что соответствует интенсивности самого слабого тона с частотой 1000 цикл/сек, слышимого нормальным ухом.

Уровни интенсивности колебаний сложных звуков и шумов в децибелах

Слабый шепот . 20
Тихая речь. 30
Речь средней громкости. 40
Громкая оркестровая музыка. 80
Громкий крик. 100
Шум самолета во время старта. 120

Абсолютной единицей измерения интенсивности звуковой волны является фон. Тон, частота которого составляет 1000 цикл и пороговая интенсивность — 2 . 10-4 (хб, служит исходным пунктом для измерений и равняется 0 фонов. Порог неприятного ощущения (смотри ниже) соответствует 130 фонам; 74 фона соответствуют 1 uбару.

Таблица уровней интенсивности в фонах

Самолет. 110
Громкая речь. 80
Пылесос . 60
Нормальная речь . 50
Разрывание бумаги . 40
Тикание часов. 20
Шопот. 10

Восприятие высоты звуков

Ряд фактов заставил отказаться от теории Гельмгольца. Прежде всего не подтвердилось предположение, что волокна основной мембраны находятся в натянутом состоянии, подобно струнам арфы. Далее установлено, что при действии тонов определенной высоты возникают колебания одного какого-либо волокна основной мембраны, а широкого ее участка. Кроме того, при звучании низких тонов импульсы возникают в болшом количестве волокон слухового нерва, а не в отдельных его волокнах, как это следовало предполагать по теории Гельмгольца.

Другой теорией слуха была телефонная теория Резерфорда (1880), которая предполагала, что частоты колебаний потенциалов в слуховом нерве при восприятии звуков разной высоты соответствуют частотам принимаемых звуков, как это происходит в телефонном кабеле при передаче звуков по телефону. После открытия микрофонного эффекта улитки казалось, что он подтверждает телефонную теорию. Однако вскоре выяснилось, что частоты импульсов в слуховом нерве при действии высоких звуков (выше 1000 колебании в секунду) не соответствуют частоте звуковых колебаний. Так как рефрактерный период даже быстро проводящих нервных волокон не бывает ниже 1 мсек, то, следовательно, информация о действующих на ухо высоких тонах не может передаваться в центральную нервную систему в виде синхронных со звуком колебаний потенциала, т. е. по принципу, используемому в телефоне. Для передачи информации о звуковых колебаниях высокой частоты необходимо ее преобразование.

В настоящее время можно считать выясненным вопрос о механизме восприятия звуков разной высоты. Некоторые представления, легшие в основу и резонаторной и телефонной теории, оказались справедливыми.

Как было сказано выше, звуковые колебания высокой частоты вовлекают в колебательный процесс перилимфу верхнего и нижнего каналов улитки, т. е. вестибулярной и барабанной лестницы, не на всем протяжении этих каналов. Воспринимаемые мембраной овального окна колебания вызывают колебательные движения столба жидкости (перилимфы и эндолимфы) лишь на ограниченном участке вблизи овального окна. Колебания перилимфы верхнего канала передаются на перилимфу нижнего канала через основную мембрану на определенном расстоянии от начала улитки. Это расстояние тем меньше и, следовательно, место передачи колебаний с верхнего канала на нижний расположено тем ближе к овальному и круглому окну, чем выше тон, действующий на улитку.

В улитке имеют место явления резонанса. Однако резонирующим субстратом является не определенное волокно основной перепонки, как предполагал Гельмгольц, а столб жидкости определенной длины. По данным Г. Бекеши, чем выше звук, т. е. чем больше частота воспринимаемых ухом колебаний, тем меньше длина колеблющегося столба жидкости в каналах улитки и тем ближе к основанию улитки и овальному окну расположено место максимальной амплитуды колебания.

При действии звуков низкой частоты длина колеблющегося столба жидкости увеличивается и место максимальной амплитуды колебания отодвигается в сторону вершины улитки ( рис. 202 ). При колебаниях жидкости в каналах улитки колеблется и основная мембрана, причем не отдельные волокна ее, а большие или меньшие (по длине) ее участки. Естественно, что при этом будет возбуждено разное количество рецепторных клеток, расположенных на этой мембране.

Рис. 202. Схема колебаний основной мембраны при высоких (А), средних (Б) и низких (В) звуках.

При действии звуков низкой частоты окажутся возбужденными репепторные клетки вдоль всей основной мембраны; при действии же высоких тонов будет возбуждаться меньшее число клеток — только те, которые расположены на основной мембране основания улитки.

Для восприятия звуков разной высоты имеет существенное значение локализация рецепторных клеток кортиева органа, вовлекаемых в возбуждение. Это доказывается многими физиологическими экспериментами. Л. А. Андреев в лаборатории И. П. Павлова выработал у собаки условные рефлексы на тоны различной высоты, затем разрушал кортиев орган одного уха и повреждал тонкой иглой разные участки кортиева органа второго уха. Если был поврежден первый завиток улитки у ее основания, то исчезали условные рефлексы на высокие тона; если же повреждение было нанесено в области вершины улитки, то исчезали условные рефлексы на низкие тона; разрушение только среднего завитка улитки вызывало падение тонов среднего диапазона.

В опытах на морских свинках, улитка которых имеет 4½ завитка, Г. Девис обнаружил, что микрофонный эффект при отведении электрических потенциалов от основания улитки наблюдается при всех звуковых частотах, а при отведении от участков ее, расположенных ближе к ее вершине, только при действии низких звуков.

Приведенные факты приводят к заключению, что при действии тонов разной высоты, т. е. при действии звуковых колебаний разной частоты, в улитке происходит пространственное кодирование звуковой информации. Каждой высоте тона соответствует определенная длина участка основной мембраны, охваченного колебательным процессом, и определенное место на этой мембране, через которое колебания перилимфы верхнего канала передаются на перелимфу нижнего. Вследствие этого каждой высоте ктона соответствует определенное количество рецепторов, в которых возникает процесс возбуждения, а также определенная группа рецепторов, сила раздражения которых оказывается наибольшей.

При звуковых частотах выше 100—150 колебаний в секунду участок максимальной амплитуды колебаний основной мембраны не доходит до ее конца у вершины улитки и передача колебаний перилимфы с верхнего канала на нижний происходит через эту мембрану. При более низких частотах передача колебаний перилимфы происходит через геликотрему, что ведет к раздражению всех слуховых клеток. В таком случае пространственное кодирование становится невозможным. Однако оно в этих случаях становится и ненужным, так как колебания низкой частоты могут без искажений воспроизводиться волокнами слухового нерва. В этом случае информация о высоте тона может передаваться соответствующей частотой импульсов, проходящих по слуховому нерву, подобно тому как проходит передача электрических колебаний звуковой частоты по телефонному кабелю.

Таким образом, существует два механизма различения высоты тонов. При низких тонах информация о них передается по волокнам слухового нерва в виде импульсов, частота которых соответствует частоте звуковых колебаний, воспринимаемых улиткой. При действии же высоких тонов происходит пространственное кодирование.

В определенном диапазоне тонов средней высоты с частотой колебаний до 1000 в секунду (по некоторым данным и несколько более высокой) могут действовать обе системы кодирования звуковой информации: одна, основанная на передаче импульсов, частота которых соответствует частоте раздражения, и вторая, основанная на неодинаковом расположении и одинаковом количестве возбужденных рецепторных клеток.

Какой орган обеспечивает распознавание звуков по высоте тона?

Какой орган обеспечивает распознавание звуков по высоте тона.

Какой из органов составляющих слуховой системы человека обеспечивает распознание звуков по высоте тона то есть по его частоте?

Какой из органов составляющих слуховой системы человека обеспечивает распознание звуков по высоте тона то есть по его частоте.

Эти признаки при частой тренировке со временем проходят.

Предположите, какие изменения происходят при этом в крови человека?

Назовите отделы слухового анализатора?

Назовите отделы слухового анализатора.

В какой его части происходит окончательное различение звуков?

Как человек определяет положение источника звука в пространстве?

Зачем при воздействии очень сильных звуков рекомендуется делать глотательные движения?

Объясните связь слуха, речи.

Опишите строение и функции вестибулярного аппарата.

Раскройте взаимосвязь строения и функции наружного, среднего и внутреннего уха.

Какие факты говоря о том, что различение цвета можно улучшить?

Какие факты говорят о том, что различение цвета можно улучшить?

11. Какое значение для человека имеет орган вкуса?

Где возникает возбуждение и как происходит различение вкуса пищи?

Как происходит различение вкуса пищи?

В какой доле коры больших полушарий происходит анализ и различение звуков?

Если дождевой червь передвигается по листу бумаги, слышно шуршание, объясните почему происходит характерный звук?

Если дождевой червь передвигается по листу бумаги, слышно шуршание, объясните почему происходит характерный звук.

Вопрос Как происходит различение звука на высоте?, расположенный на этой странице сайта, относится к категории Биология и соответствует программе для 5 - 9 классов. Если ответ не удовлетворяет в полной мере, найдите с помощью автоматического поиска похожие вопросы, из этой же категории, или сформулируйте вопрос по-своему. Для этого ключевые фразы введите в строку поиска, нажав на кнопку, расположенную вверху страницы. Воспользуйтесь также подсказками посетителей, оставившими комментарии под вопросом.

2) + антропогенные 4) оказывают воздействие на живые организмы 5) не всегда, например внутривидовая или межвидовая борьба.

Во времена Древней Греции очень широко было распространено мнение о том, что основополагающим фактором, который определяет тип нервной реакции человека в ответ на влияние внешних факторов, было то, какое именно вещество наиболее сильно представлено в..

Жабры холоднокроаность плавники и хвост.

Синквейн - этопятистрочный стих Ботаника. Растения, деревья Живут, памагают Растут, питают Жить помогают.

Если цветок будет в окрашенной воде он будет такого цвета как и сама вода.

Если цветок поставить в окрашенную воду то окрасится цветок.

Соденитильная ткань образует опорний каркас и наружние покрови всех органов.

Представитель : Белая планетария Образ жизни : Планетарий ведут ночной и хищный образ жизни. Скрываются и прячутся под камнями и опавшую листву. Процесс жизнедеятельности : Местообитание у белой планетарии - это пресноводные мелкие речки и пруды, о..

Корненожки : 1)в илена дне прудовс загрязненной водой. 2)Она имеетвидмаленького (0, 2—0, 5 мм) бесцветногоцитоплазматическогокомочка, постоянно меняющего свою форму. 3)Состоит из одной клетки 4)гетеротрофное 5)дышит растворённым в воде кислородом6)..

Высота звука — физиологическая характеристика, наряду с громкостью.

Высота звука прямо пропорциональна частоте колебаний звучащего тела: чем больше частота колебаний, тем выше звук.

Громкость звука определяется амплитудой звуковых волн.

Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. В таблице ниже указаны диапазоны высоты звука человеческой речи:

Звуковую волну определенной частоты иначе называют музыкальным тоном, поэтому о высоте звука часто говорят как о высоте тона.

Эффект Доплера

Неподвижному наблюдателю будет казаться, что частота звука подвижного объекта будет меняться.

Например, стоя на перроне можно понаблюдать за звуком поезда. Звук приближающегося состава будет казаться выше, чем звук удаляющегося.

Основной тон с прибавленными несколькими колебаниями других частот образует музыкальный звук. Например, звуки скрипки и пианино могут включать до 15–20 различных колебаний. От состава каждого сложного звука зависит его тембр.

Ультразвук

Если частота колебаний тела больше 20 000 Гц, оно излучает ультразвук. Человек, в отличие от некоторых животных, его не слышит. А вот, например, собаки слышат звуковые колебания с частотой до 60 000 Гц, дельфины — до 200 000 Гц.

Инфразвук

Тела, колеблющиеся с частотами, меньше 20 Гц, испускают инфразвук. Его вызывают, например, землетрясения и вибрации тяжелых механизмов. Человек не слышит инфразвук ухом, но воспринимает всем телом как неприятные ощущения.

Единица измерения, особенности измерения

Высота звука измеряется в герцах (Гц, Hz) или килогерцах, (кГц, kHz), мегагерцах (МГц). 1 Гц = 1/С. То есть колебание в 1 Гц соответствует волне с периодом в 1 секунду.

Поскольку реальный звук может иметь довольно сложный спектральный состав, под высотой звука понимают высоту его основного тона

Как определить по графику

Высота звука - определяется частотой звуковой волны (или, периодом волны). Чем выше частота, тем выше звучание:

Читайте также: