Спектральный состав звуковых колебаний

Спектральный составзвуковых колебаний (см. рис.1), то есть, число гармонических составляющих и соотношение их амплитуд, определяет тембрзвука. Тембр, как физиологическая характеристика слухового ощущения, в некоторой степени зависит также от скорости нарастания и изменчивости звука.

3. Порог слышимости и порог болевого ощущения.
Область слышимости

Слуховые ощущения формируются лишь в том случае, когда интенсивность звуковых волн превышает некоторое минимальное значение, называемое порогом слышимости. Для различных частот звукового диапазона этот порог имеет различные значения, т.е. слуховой аппарат обладает неодинаковой чувствительностью к звуковым воздействиям на разных частотах.

Зависимость порога слышимости от частоты звука может быть определена с помощью несложного эксперимента. Представим, что имеется некоторый звуковой генератор - устройство, в котором создаются электрические колебания, превращаемые с помощью динамика в звуковые волны различных частот. Интенсивность и частоту звука можно плавно изменять и измерять. Установив определенное значение частоты звука, будем, начиная с нулевого значения, плавно увеличивать его интенсивность. То минимальное значение интенсивности, которое вызывает у испытуемого ощущение звука, представляет порог слышимости для данной частоты. Результаты этого эксперимента представим графически, откладывая по оси абсцисс частоту, а по оси ординат - пороговое значение интенсивности звука (см. нижнюю кривую на рис.3). Подобные эксперименты, проведенные на большом числе испытуемых, показывают, что ухо обладает максимальной чувствительностью в области частот 1000-3000 Гц. Здесь пороговое значение интенсивности звука минимально и составляет
10^-12 Вт/м². Отметим, что при интенсивности 10^-12 Вт/м² амплитуда колебаний частиц воздуха в сотни раз меньше диаметра молекул, - нормальный слуховой аппарат формирует слуховое ощущение при крайне слабых энергетических воздействиях.

С увеличением интенсивности звука, естественно, возрастает и ощущение громкости. Однако, звуковые волны с интенсивностью порядка
1-10 Вт/м² уже вызывают ощущение боли. Максимальное значение интенсивности, при превышении которого возникает боль, называется порогом болевого ощущения.Он также зависит от частоты звука (см. верхнюю кривую на рис.3), хотя и в меньшей степени, чем порог слышимости. Область частот и интенсивностей звука, ограниченная верхней и нижней кривыми рис.3, называется областью слышимости.

Рис.3