Физические основы звука
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
План
Введение
. Природа звука. Физические характеристики
. Звуковые измерения
. Физические основы звуковых методов исследования в клинике
. Ультразвук
.Инфразвук
. Вибрация
Заключение
Введение
Акустика - область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких. Современная акустика охватывает широкий круг вопросов, в ней выделяют ряд разделов: физическая акустика, которая изучает особенности распространения упругих волн в различных средах, физиологическая акустика, изучающая устройство и работу звуковоспринимающих и звукообразующих органов у человека и животных, и др. В узком смысле слова под акустикой понимают учение о звуке, т. е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, воспринимаемых человеческим ухом (частоты от 16 до 20000 Гц).
1. Природа звука. Физические характеристики
Звуковые колебания и волны - частный случай механических колебаний и волн. Однако в связи с важностью акустических понятий для оценки слуховых ощущений, а также и в связи с медицинскими приложениями целесообразно некоторые вопросы разобрать специально. Принято различать следующие звуки:
) тоны, или музыкальные звуки;
) шумы;
) звуковые удары.
Тоном называется звук, являющейся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то тон называется простым или чистым, а соответствующая плоская звуковая волна описывается уравнением. Основной физической характеристикой чистого тона является частота. Ангармоническому колебанию соответствует сложный тон. Простой тон издает, например, камертон, сложный тон создается музыкальными инструментами, аппаратом речи и т. п. Шумом называют звук, отличающейся сложной неповторяющейся временной зависимостью. К шуму относятся звуки от вибрации машин, аплодисменты, шум пламени горелки, шорох, скрип, согласные звуки речи и т. п. Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно изменяющихся сложных тонов. Если попытаться с некоторой степенью условности разложить шум в спектр, то окажется, что этот спектр будет сплошным, например спектр, полученный от шума горения бунзеновской газовой горелки. Звуковой удар - это кратковременной звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т. п. Не следует путать звуковой удар с ударной волной. Энергетической характеристикой звука как механической волны является интенсивность, которая может быть выражена также и в виде вектора Умова. На практике для оценки звука удобнее использовать не интенсивность, а звуковое давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковых волн в жидкой или газообразной среде. Для плоской волны интенсивность связана со звуковым давлением. Измерение звукового давления в газах производится измерительным микрофоном, который состоит из датчика, преобразующего акустическую величину в электрический сигнал, электронного усилителя и электрического измерительного прибора.
. Звуковые измерения
Звук является объектом слуховых ощущений, поэтому оценивается человеком также и субъективно. Воспринимая тоны, человек различает их по высоте. Высота - субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона. Тембр звука почти исключительно определяется спектральным составом. Громкость - еще одна субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения. Несмотря на субъективность, громкость может быть оценена количественно путем сравнения слухового ощущения от двух источников. В основе создания шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера - Фехнера: если увеличивать раздражение в геометрической прогрессии (т.е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковую величину). Для отличия от шкалы интенсивности звука в шкале громкости децибелы называют фонами. Громкость на других частотах можно измерить, сравнивая исследуемый звук со звуком частотой 1 кГц. Для этого с помощью звукового генератора создают звук частотой 1 кГц. Изменяют интенсивность звука до тех пор, пока не возникнет слуховое ощущение, аналогичное ощущению громкости исследуемого звука. Интенсивность звука частотой 1 кГц в децибелах, измеренная по прибору, равна громкости этого звука в фонах. Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией. При аудиометрии на специальном приборе (аудиометре) определяют порог слухового ощущения на разных частотах; полученная кривая называется аудиограммой. Сравнение аудиограммы больного человека с нормальной кривой порога слухового ощущения помогает диагностировать заболевание органов слуха. Для объективного измерения уровня громкости шума используется шумометр. Свойства шумометра приближаются к свойствам человеческого уха, для этого для разных диапазонов уровней громкости используется корректирующие электрические фильтры.
. Физические основы звуковых методов исследования в клинике
Звук, как и свет, является источником информации, и в этом главное его значение. Звуки природы, речь окружающих нас людей, шум работающих машин многое сообщают нам. Чтобы представить значение звука для человека, достаточно временно лишить себя возможности воспринимать звук - закрыть уши. Естественно, что звук может быть и источником информации о состоянии внутренних органов человека. Распространенный звуковой метод диагностики заболеваний - аускультация (высл?/p>