По определению физиков звук - это "колебание, распространяющееся в упругой среде". Средой является окружающий человека воздух. Существует множество тел, которые под влиянием раздражения внешней энергией начинают быстро вибрировать и в результате возникает звук. По мере того как смычок непрерывно скользит по струнам скрипки, они начинают быстро колебаться. Движение воздуха в органных трубках или воздух, направляющийся из легких к гортани, аналогично превращается из непрерывного неслышимого потока воздуха в слышимые колебания. Классическим примером этого является камертон.
Вибрирующий камертон вызывает движение частичек воздуха, которые в виде продольной звуковой волны движутся во всех направлениях со скоростью 1100 футов в секунду. После преодоления инерции частички воздуха продолжают двигаться, пока возвратные силы, равные силе раздражителя, не возвращают их в нулевую позицию. Все звукообразующие тела по своей природе обладают инерцией и упругостью. Любое тело, которое имеет массу, обладает инерцией, т. е. свойством сопротивления приложенным силам. Когда тело находится в покое, оно сопротивляется переходу в состояние движения, а когда оно движется, оно сопротивляется замедлению, дальнейшему ускорению или изменению направления. Упругостью физики называют "стремление тела восстановить свою нормальную величину и форму после его деформации силой". Важным является не то, что тело может расширяться, деформироваться, а то, что оно вновь принимает свой первоначальный объем и форму: то, что оно обладает силой "возврата в прежнее состояние".
|
Рис. 1. Эрнст Max (Ernst Alach, 1838-1916). |
В большинстве случаев силы, которые стремятся привести колеблющееся тело в состояние покоя, смещают его через нулевое положение в противоположную фазу. Это продолжается до тех пор, пока сопротивление (трение) не уменьшает первоначальную энергию до полного исчезновения (затухания).
 |
Рис. 2. Источник звука (камертон), звукопроводящая среда (воздух) и приемник звука (ухо человека) имеют схожие физические характеристики. Они отвечают на вибрацию (временное отклонение от позиции покоя), когда камертон звучит, сопротивляются этим раздражениям (инерция) и скоро возвращаются в первоначальную позицию (эффект упругости). |
Камертон на рис. 2 вызывает цепную реакцию колебания. Ударяясь о барабанную перепонку, звуковая волна, приводит ее в движение; перепонка вызывает колебание молоточка; молоточек в свою очередь вызывает колебание наковальни, наковальня - стремени, стремя - внутрилабиринтной жидкости, а жидкость вызывает колебания основной мембраны, где раздражаются окончания нервных волокон. Все звенья этой цепи, начиная от браншей камертона до внутреннего уха, действуют соответственно принципам инерции и упругости. Каждый приемник звука потенциально является также и звукогенератором. Например, когда постоянный тон внезапно прекращается, ухо будет продолжать колебаться некоторое время и это передаст звуковую энергию окружающему воздуху.
Барабанная перепонка на диаграмме (рис. 2) находится в фазе сжатия волны. Наблюдатели в точке А или В, у которых барабанные перепонки будут находиться в фазе разрежения, будут получать такое же слуховое ощущение, какое получает больной при клинических исследованиях. Это есть второе определение звука - "опыт восприятия слушателя". К сожалению, это определение не всегда ясно разграничивают с объективным определением физики, что является причиной возникновения бесконечных философских дискуссий. Недавнее развитие техники звукозаписи сделало возможной запись звука без присутствия слушающих таким же образом, как фотоаппарат может фотографировать и показать впоследствии в совершенно другом месте любое, имевшее место световое раздражение.
Основными свойствами звукового раздражителя с точки зрения физики является его амплитуда, частота и фаза. Амплитуда волны создает громкость тона, в то время как частота определяет высоту тона. Восприятие фазы не существенно в клинической практике. В то время как связь между частотой и интенсивностью рассматривалась физиками и психологами на основании более тонких испытаний слуха, отолог может предпочесть обосновать свои клинические наблюдения на более простых клинически адекватных связях.
Число повторных воли или циклов, которые проходят через определенную точку наблюдения в секунду, называется частотой. В Америке за единицу частоты принимают число циклов в секунду (ц/сек), в то время как в Центральной Европе в честь физика Герца она называется герцом.
Максимальное смещение звуковой волны колеблющихся частиц от их нормального положения называется амплитудой. В нормальной разговорной речи на расстоянии 10 футов от говорящего амплитуда достигает около 0,00003 мм. В последующем разделе этой главы дается более детальный анализ различных тонов акустических раздражителей и звукопроводящих сред.
Имеется возможность записать акустическую вибрацию фотографически. Когда очень легкое, непрозрачное вещество состоит из микроскопических частичек, как, например, суспензия папиросного дыма в воздухе, могут наблюдаться быстрые колебания этих частичек. Это демонстрировалось в фильме Г. Кобрака "Отологический семинар".
Количественные соотношения между давлением звука и смещением частиц будут иметь следующий вид:
 |
Для оптического наблюдения акустической вибрации наиболее подходящим является тон низкой частоты. Чем ниже значение f, тем больше амплитуда d. Чем больше скорость движения частицы, тем больше смещение. Поэтому наиболее желательны для оптического наблюдения громкие тоны низкой частоты.
Прежде чем продолжать обсуждение природы раздражителя, мы остановимся на количественном рассмотрении звука, потому что, так же как и врач, имеющий дело с лихорадкой, должен знать единицы измерения температуры и границы ее норм, отолог должен ознакомиться с понятием "сколько" в отношении звука.
|