Восприятие звука — слух

Воспринимаемые нами зву­ки определяются целым рядом характеристик — высотой звука, тембром, громкостью и т. д.

Звуки со сплошным спек­тром частот (являющиеся суперпозицией упругих волн, час­тоты которых лежат в некотором диапазоне, причем пред­ставлен весь непрерывный набор частот из этого диапазона), мы воспринимаем как шум. Напротив, музыкальным звукам соответствуют суперпозиции упругих волн с дискретным спектром, в котором представлены только частоты, кратные некоторой основной частоте. Именно основная частота и оп­ределяет высоту слышимого нами звука, а остальной набор частот (обертонов) звукового спектра определяет тембр зву­ка, его окраску. Звуки, в которых мало обертонов, кажутся пустыми, мертвыми. Звуки, в которых представлены оберто­ны с низкой частотой, воспринимаются как звучные, соч­ные, «богатый звук». Если в звуке преобладают высшие обертоны (с большой частотой), он кажется металлическим, резким, визгливым. Объективной характеристикой являет­ся звуковой спектр.

Музыкальный аккорд — это набор гармонических сигналов с определенным соотношением частот. Ак­корд, состоящий из двух сигналов, частоты кото­рых соотносятся как 1:2, называется октавой, при этом абсолютное значе­ние частот не имеет зна­чения. Звуковой диапазон от 16 до 16 000 Гц охва­тывает спектральную об­ласть шириной приблизи­тельно в 10 октав.

С помощью гидролокатора получают данные о состоянии океанического дна

Ухо человека воспринимает колебания не только в опреде­ленной области частот, но и лишь в определенной области интенсивности. Существует порог слы­шимости — минимальная интенсивность звуковой волны, которую мы можем «услышать». Порог слышимости разли­чен для разных частот и изменяется в широком диапазоне. Самый низкий порог слышимости 10^-12 Вт/м² при частоте звука ~3000 Гц. Но мы не воспринимаем звуки не только ма­лой, но и слишком большой интенсивности. Правда, для большинства людей более привычна такая характеристи­ка звука, как громкость. И все знают, что нельзя услышать очень тихий звук.

А если звук слишком громкий (как на некоторых концертах), то мы испытываем боль в ушах. Интенсивность звука, при которой начинают болеть уши, называется порогом болевого ощущения. Он примерно оди­наков для всех частот и равен 1 Вт/м².

Интенсивность звуков равной громкости для различных частот

Таким образом, об­ласть слухового восприятия лежит в очень широких грани­цах интенсивности звука — от ~10^-12 до ~1 Вт/м². И в физике, и в технике предпочли работать в более узком чи­словом диапазоне, используя вместо понятия «интенсив­ность» понятие «уровень интенсивности», измеряемый в децибелах (дБ) и характеризующий изменение интенсивно­сти звука по сравнению с некоторой эталонной интенсив­ностью I₀. Определение таково:

интенсивности I соответст­вует изменение уровня интенсивности на 10lg(I / I₀) дБ. Материал с сайта http://worldof.school

Гораздо реже используется единица бел (Б), 1Б = 10 дБ. Обычно в качестве эталонной выбирают интенсивность звука на пороге слышимости при частоте v = 1 кГц, а именно I₀ = 10^-12 Вт/м², тогда этой интенсивности соответствует нулевой уровень. Это субъективное понятие.

Единица Бел названа в честь А. Белла, просла­вившегося изобретением телефона.

Единицу громкости звука 1 сон определяют как громкость тона с ча­стотой 1 кГц и уровнем звукового давления 40 дБ (относи­тельно 2 • 10⁵ Па).

На практике громкость звука принято ха­рактеризовать уровнем громкости звука, измеряемым в фонах. Уровень громкости звука с частотой 1 кГц в фонах численно равен уровню звукового давления в децибелах. Вот несколько примеров уровня громкости различных звуков: шум в вагоне метро при большой скорости — 90-95 фон, громкий разговор на расстоянии полуметра — 30-40 фон, шепот — около 10 фон.

На этой странице материал по темам:

• Физика слуха

• Восприятие звука доклад

• Акустика физика слуха