Ухо

Материал из МагВики::Справочник по автозвуку и электронике

Что и как мы слышим?

Каждому посещавшему уроки физики в школе известно, что он имеет волновую природу. Откуда берутся эти волны? Любой предмет, совершающий возвратно-поступательные движения (струна гитары, пластик барабана, диффузор динамика, голосовые связки и т.д.), вызывает в воздухе попеременное уменьшение или увеличение плотности молекул. Движение передается дальше, другим молекулам, в результате чего в пространстве (воздушной среде) распространяются повторяющиеся зоны разрежения и уплотнения. Они-то и представляют собой звуковую волну. Кстати, именно поэтому в вакууме звуки не распространяются — нечему уплотняться и разрежаться, так что не особо верьте фантастическим фильмам, в которых звук взрыва одного космического корабля слышен внутри другого. Если поставить прибор, реагирующий на изменение плотности воздуха, то получим кривую, близкую к синусоиде, знакомую нам по школьным учебникам физики . Звуковые волны, подобно волнам в воде, возникают и распространяются в разные стороны от предмета, их вызвавшего — например, вращающихся лопастей вентилятора или динамика аудиосистемы, и улавливаются ушной раковиной, с которой начинается процесс восприятия человеком звука, а заканчивается он в мозгу. Ухо действует по принципу приемника: наружное ухо воспринимает звуковые колебания, среднее — усиливает их, а внутреннее — передает импульсы в мозг. Вибрация воздуха (она же звуковая волна) проходит через слуховой канал, попадает на барабанную перепонку (тонкую мембрану, натянутую поперек ушного канала).

• Рис.1. Возникновение звуковой волны при колебаниях предмета
• Рис.2. Волнообразные изменения плотности воздуха и график, иллюстрирующий этот процесс

Эти волоски реагируют на совершенно определенные частоты (в зависимости от места расположения волосков на улитке), что позволяет производить их разделение и различать звуки речи. Волоски преобразуют механическую вибрацию в электрическую энергию, которая затем передается слуховым (кохлеарным) нервом в таламус, а затем в кору головного мозга. Звуковые волны проходят мимо тонких волосков наподобие потока ветра над травой, и после прохождения вот такой звуковой волны волоски возвращаются в свое прежнее положение. Однако один громкий «взрыв» звука или постоянный сильный звук могут оттолкнуть волоски слишком далеко, так что их возврат будет невозможен. Эти нарушения в первую очередь проявляются на высокочастотных рецепторах на большой внешней поверхности улитки и в дальнейшем прогрессируют внутрь. Когда клетки волосков умирают, то нарушается контакт с волокнами слухового нерва и теряется восприятие некоторых частотных диапазонов.