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Schall und Gehör

Schall und Gehör. kHz. Schall – mechanische Welle : periodische Auslenkungen von Materieteilchen breiten sich räumlich in einem (elastsichen) Medium aus – longitudinale Welle – transversale Welle (nur in Festkörper)

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Presentation Transcript

  1. Schall und Gehör kHz KAD 2007.03.26

  2. Schall – mechanische Welle : periodische Auslenkungen von Materieteilchen breiten sich räumlich in einem (elastsichen) Medium aus – longitudinale Welle – transversale Welle (nur in Festkörper) u(x,t):Auslenkung der Materieteilchen, Dichte-/Druckänderung, (Schall)Druck

  3. Physikalische Zusammenhänge Intensität = Leistungsdichte = Energiestromdichte Zusammenhang zwischen der Intensität und dem Schalldruck Kompressibilität: relative Volumenveränderung/Druck Schallgeschwindigkeit determiniert durch die Dichte und Kompressibilität des Mediums

  4. Absorption und Reflexion von Schallwellen Absorptionsgesetz: I = I0 e–mx,, m = m(Z, f)vgl.: Lichtabsorption, Ultraschallabsorption Reflexion: Snellius-Descartes Gesetzvgl.: Lichtabsorption, Ultraschallabsorption Reflexionsvermögen: Echoortung von Fledermäusen

  5. Charakteristiken des Reizes und der Empfindung

  6. Frequenz und Intensität System

  7. Einteilung nach der Frequenz Delphin Fledermaus Katze Hund 10 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k 50k 100k Mensch f (Hz) Elefant Grille Thunfisch

  8. Einteilung nach der Intensität n: (Schall)intensitäts-Pegel

  9. Psychophysikalische Gesetze Wie hängt die Lautstärke (Empfindungsstärke) von der Intensität (Reizstärke) ab? Weber-Fechner Gesetz: L: Lautstärke, Einheit: phon StevensGesetz: L*: Lautheit, Einheit: sone

  10. Kurven gleicher Lautstärke des menschlichen Ohres

  11. Phon und Sone

  12. Audiometrie – Audiogram subjektive Schwellenaudiometrie: die Messung der bei einer gegebenen Frequenz kleinsten Intensität, die zur Auslösung der Tonempfindung nötig ist. Hörschwelle: die Darstellung dieser Kurve Hörschwellenkurve: 0 phon objektive Audiometrie: mit Hilfe von EEG-Signal Audiogram: die Bestimmung der Abweichung der Hörschwellenkurve der Versuchsperson von der normalen Hörschwellenkurve

  13. Stimmgebung mit einfachen Systemen Saite-Eigenschwingungen Hohlresonator

  14. Einfaches Musikinstrument die Zeitfunktion das Spektrum

  15. Stimmgebung mit den Stimmbändern Stimmritze,die von zwei Membranen, den Stimmbändern begrenzt ist bei normaler Atmung ist die Stimmritze weit geöffnet bei Stimmgebung rücken die Stimmbänder zusammen, die Atemmuskulatur bewirkt eine Erhöhung des Luftdruckes > leichte Erweiterung der Stimmritze > Druckabfall > Verengerung der Stimmritze ... usw.

  16. Trommelfell Basilarmembran Haarzelle Hörnerv mechanische Umwandlung mechano-elektrische Umwandlung elektrische -elektrische Umwandlung Rezeptor-potential Aktions-potential Reizenergie mechanische Energie elektrische Energie Signalumwandlungen bei Gehör

  17. Innenohr Mittelohr Aussenohr Schall-empfindung Impedanzanpassung Resonator-funktion Das Ohr

  18. Das menschliche Ohr

  19. Funktion von Gehörknöchelchen Medium Luft Wasser Gehör-knöchelchen ovales Fenster Trommelfell Druckvergrösserung: (Hebel + Flächenverkleinerung) pWasser/pLuft = 22,3 pWasser pLuft FTrommel ATrommel=

  20. Mittelohr als Impedanzanpasser wegen der grossen Impedanzdifferenz von Luft und Wasser die Intensität in Wasser wäre 0,0011-mal kleiner als die Intensität in Luft wegen der Druckvergrösserung13,7% der Intensität geht durch Impedanzanpassung(0,137 / 0,0011 = 125)

  21. Das Corti Organ

  22. Bewegung der laufenden Wellen auf der basilaren Membran ti > ti+1 ovalisches Fenster apikales Ende Hüllkurve der laufenden Welle Ausbreitungsrichtung Basilarmembrane

  23. Modell: (a) Basilarmembrane in der Ruhe Ablenkung elhajlás (b) Basilarmembrane bewegt sich

  24. Modell heutzutage: Frequenzanalyse + aktivernichtlinearer Filtereffekt regenerativer Verstärker :Mitkopplung(grosse Verstärkung in einem engen Frequenzbereich)

  25. Haarzellen, als Mechanotranszduzern Auslenkung der Cilien Öffnung der Ionenkanale AP Impulse in die Richtung des Gehirns

  26. Gehörverlust Haarzellen von Meer-schweinchen Bestrahlung (120 dB, 24 h) normale Bedingungen

  27. Richtungsbestimmung(zweiohriges Richtungshören) Mittellinie Bestimmung der zeitlichen Verzögerung (Dt) des Empfangs ein und derselben Schallwellenkomponente zwischen beiden Ohren Schallquelle q q d: Abstand der Ohren d

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