Сабақтың жоспары : Дыбыс туралы түсінік және оны сипаттайтын физикалық шамалар
жүктеу/скачать 3,99 Mb.
|
6 Практикалық сабақ Есту биофизикасы
| Ортаңғы құлақ. Ортаңғы құлақ қаншалықты қажет, неге дыбыс толқыны бірден ішкі құлақтағы ұлу денесіне берілмейді деген сұрақ туындауы мүмкін. Енді осы сұраққа жауап іздеп көрейік.
Алдымен ортаңғы құлақтың құрлысымен танысайық. Ортаңғы құлақта бір бірімен байланысқан «балғаша», «төстікше» және «үзеңгі» деп аталатын естуді қамтамасыз ететін сүйектер жүйесінен тұрады. Балғашаның сабы дабыл жарғағына бекітілген, ал басы төстікшімен байланысқан, ал төстікше болса сопақ терезеге еніп орналасқан үзеңгіге иінді байланыспен бекітілген. Үзеңгі сопақ терезе арқылы ішкі құлаққа дыбыс толқындарын жеткізеді. Олай болса, «дабыл жарғағы мен есту сүйектері» бірігіп сыртқы орта мен сұйықтықпен толтырылған ішкі құлақ арасын байланыстыратын жүйе болып табылады (7-сурет). 7 - сурет. Ортаңғы құлақтың құрылысы. Дабыл жарғағы есту жолына көлбеу 550 бұрышпен орналасқан, оның қалыңдығы 0,074 мм, биіктігі 9-10 мм, ал ені 8-9 мм. Балғашаның өлшемдері: сабының ұзындығы 8-9 мм, массасы 25 мг. Төстіктің ұзындығы 7 мм, массасы 30 мг, сыртқы пішіні екі түбірі бар тіске ұқсас. Үзеңгінің ұзындығы 3,5 мм, массасы 3-4 мг, бетінің ауданы 3,2 мм2. Ортаңғы құлақ жұтқыншақ қуысындағы Евстахи түтігі арқылы сыртқы атмосферамен байланысқан, бұл дабыл жарғағының екі жағындағы қысымның бірдей болуын қамтамасыз етеді, осы арқылы дабыл жарғағының еркін тербелуіне мүмкіндік береді және дабыл жарғағының екі түрлі қысымнан орынсыз созылудан сақтайды. Егер дыбыс толқыны ауадан бірден сұйық ортаға өтсе, онда екі ортаның акустикалық импендасының әр түрлі болуы себепті, ортаны бөліп тұрған шекарадан дыбыс толқыны шағылысады, нәтижесінде сұйық ортаға өткен дыбыс интенсивтілігі күрт төмендейді. 1949 жылы Георг фон Бекеши ішкі құлақтың акустикалық импедансын алғаш өлшеді. Осы ғылыми жаңалығы үшін оған физиология және медицина саласы бойынша Нобель сыйлығы берілді. Ортаңғы құлақтың сопақ терезесі аймағындағы бірлік ауданға сәйкес келетін импенданс шамасы Zак = 0,1 Н с/см-3 тең болды, ал ауа үшін бұл көрсеткіш Zак = 4,3 10-4 Н с/см-3 тең, айырмашылық 500 есе. Егер дыбыс толқыны бірден сопақ терезеге, яғни ішкі құлаққа жетсе, онда дыбыс толқыны одан толығымен шағылысар еді, нәтижесінде біз ешқандай дыбысты естімейміз. Шындығында адам құлағының дыбысты естуі кезінде мұндай жағдайлар кездеспейді, ортаңғы құлақтағы біз атаған «балғаша, төстікше және үзеңгі» жүйесі екі ортаның акустикалық импендансын бір- біріне жақындатып, үйлестіреді. Жалпы, ортаңғы құлақтың естуді қамтамасыз етуін бірнеше физикалық заңдылықтар негізінде түсіндіруге болады. Соның бірі ретінде ортаңғы құлақтың ауданы үлкен дабыл жарғынынан тараған дыбыс толқынының қысымын, ауданы одан көп кіші сопақ терезеге жоғарылатып(күшейтіп) жеткізуін атауға болады. Енді осы құбылысты терең талдайық. Алдымен дабыл жарғағына әсер еткен дыбыс толқыны тударатын қысым мен ішкі құлаққа жеткен сол толқынның қысымын салыстырайық. Дабыл жарғағының жалпы ауданы SД= 85 мм2, оның тек 2/3 немесе SД= 55 мм2 бөлігі ғана тербеліске түседі. Ал сопақ тереземен беттесетін үзеңгінің ауданы SҮ= 3,2 мм2, яғни ол дабыл жарғағынан 25 есе кіші. Дабыл жарғанына әсер ететін күш шамасы FД = PД SД тең болсын делік, мұндағы PД- дабыл жарғанына түскен қысым. Егер осы күш үзеңгіге берілсе, онда мына түрдегі теңдеуді жазуға болады: FД = FY немесе PД SД = PҮ SҮ, мұндағы PҮ - үзеңгіге түскен қысым, SҮ - үзеңгі ауданы. Соңғы өрнектен үзеңгіге түскен қысым шамасын анықтайық: PҮ = (SД/ SҮ) PД = (55 мм2/3,2мм2) РД = 17РД. Мұнан, ішкі құлаққа жеткен дыбыс толқынының қысымы бастапқыдан 17 есе жоғары болатындығы байқалады. Бұл жерде мына жағдайды ескергени жөн, үзеңгінің ауданы сопақ терезе ауданына тең деп саналады. Ортаңғы құлақтағы «балғаша, төстікше және үзеңгі» жүйесінің тағы бір ерекшелігін қарастырайық. Бұл жүйені үш бөліктен тұратын иін деп санасақ, онда ішкі құлаққа, яғни сопақ терезеге әсер ететін фактор ретінде осы иіндерді айналдырушы моментін қарастыруға болады. Сонымен, бірінші иін ретінде ұзындығы l1 = 9 мм болатын балғашаны, екінші иін ретінде ұзындығын l2 = 7 мм болатын төстікті алсақ, сонда осы жүйені айналдырушы күш моменті мынаған тең болады: FД l1 = FҮ l2 немесе PД SД l1 = PҮ SҮ l2 Мұнан, PҮ=(SД l1/SҮ l2) PД = (55 мм2 9 мм)/(3,2мм27 мм)РД = 22РД тең болады. Осы қарастырылған екі механизм нәтижесінде ортаңғы құлақ дыбыс естуді көп жақсартады, яғни дыбыс интенсивтілігі мынадай шамаға артады: Е = 20 lg(PҮ/PД) = 20 lg22 = 31 дБ. Бұл анықталған 31 дБ шама, дыбыс толқынының акустикалық импедансы әсеріннен байқалатын шағылу құбылысы нәтижесінде дыбыс интенсивтілігінің кемуі көрсеткішіне өте жақын, өйткені, дыбыс тікелей ауадан ішкі құлаққа бірден берілсе оның интенсивтілігі 30 дБ азаяды. Сонымен, ортаңғы құлақтағы осы екі түрлі биофизикалық құбылыстың нәтижесінде, яғни бірінде ішкі құлаққа әсер ететін дыбыс қысымы артты, екіншіде оған әсер еткен күштен ұттық. Бірақ мұндай әсерлер негізінен 1 кГц дыбыс толқындарына тән екен. Жиілігі одан жоғары және төмен дыбыс толқындары нашар күшейтіледі, өйткені мұндай толқындарда екі ортаның (мысалы, сыртқы және ортаңғы құлақ) акустикалық импедансын үйлестіру қиын, соның нәтижесінде дыбыс толқынының біраз бөлігі орта шекерасынан шағылысады. Есту сүйектерінің (балғаша, төстікше, үзеңгі) тағы бір мынандай қасиеті бар. Егер 1 кГц дыбыс толқынының интенсивтілігі өте жоғары болса, онда ол күшейтілмейді, өйткені мұндай дыбыс құлақта ауырсыну тудырады. Өте қатты дыбыс әсерінен ортаңғы құлақтағы дыбыс толқыны интенсивтілігің төмендеуі балғаша мен үзеңгіге бекітілген жіңішке бұлшық еттердің рефлексті түрде сығылып, есту сүйектерінің қозғалғаштығын азайтауында екен. Сонымен, ортаңғы құлақтың дыбысты жеткізу жүйесін дыбыс қысымын дабыл жарғанынан ішкі құлаққа жеткізетін, күшейту коэффициенті айнымалы (реттелінетін) механикалық түрлендіргіш (күшейткіш) деп атауға болады. Есту сүйектері зақымдалған жағдайда дыбысты есту 103 - 104 есе күрт төсмендейді. жүктеу/скачать 3,99 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|