12 Физические основы работы аппарата речи человека.

Звук является источником информации. Человек обладает речью. На выдохе, когда через гортань проходит воздух, с помощью языка и губ можно регулировать интенсивность воздушного потоrа, а голосовые связки колеблются с той или иной частотой (в пределах от 20 до 20000 раз в секунду) создают звуки.

В гортани образуются стоячие волны, гортань служит резонатором, т.е. усилитель не всех, а лишь частот резонирующих с частотой колебания голосовых связок, это формирует тембр голоса (его окраску). Изменяя с помощью изменения положения языка и губ длину воздушного столба, формируются звуки и речь (произношение букв). При разговоре, пении, произношении звуков, в воздухе образуются волны с частотой от 20 до 20000 Гц, которые распространяются в пространстве со скоростью, зависящей от упругих свойств среды и являются продольными, т.е. колебание частот упругой среды в звуковой волне происходит в плоскости скорости волны.

13 Физические основы работы аппарата слуха человека.

Слуховая система связывает непосредственно приёмник звуковой волны с головным мозгом, она получает, преобразовывает и передаёт информацию.

Она состоит из:

1) наружного уха

2) среднего уха;

3) внутреннего уха

Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода.

С помощью ушной раковины, на которой дифрагируют звуковые волны - т.е. огибают её, человек научился определять направление звука (откуда он). В зависимости от разности фаз (т.к. разность хода возникает из-за разного расстояния источника звуковых волн до одного и другого уха) волны дошедшие от одного и другого уха и определяется направление на источник звука. (2) Из наружного уха звук попадает в среднее ухо, существенная часть которой является барабанной перепонкой, способная совершать колебания в диапазоне звуковых частот (20-20000 Гц). На нее действует звуковое давление (р1), обуславливающее силу звукового давления (F1)

F1=P1*S1

S-плошадь барабанной перепонки.

На овальное окно внутреннего уха действует сила F2=P2*S2

Р2 - звуковое давление в жидкой среде

Среднее ухо увеличивает в 26 раз (или на 26 дБ) давление, передаваемое из внешней среды внутреннему уху. Кроме того, при звуке большой интенсивности, среднее ухо ослабляет его при передаче внутреннему уху.

Барабанная перепонка вступает в резонанс с частотой поступающей к ней звуковой волны. Она обладает частотно-избирательными свойствами. Во внутреннем ухе происходит: колебание мембраны овального окна - сложные колебания основной мембраны - раздражение волосовых клеток (рецепторы) - генерация электрического сигнала, поступающего в мозг.

14 Ультразвук. Применение и источники ультразвука. Действие ультразвука на ткани организма. Использование ультразвука в медицине.

Ультразвук – механические колебания и волны, частоты которых более 20 кГц. Верхний предел ультразвука 10^9 – 10^10 Гц.

Для генерации ультразвука применяют устройства УЗ-излучатели – электромеханические излучатели. Они основаны на явлении обратного пьезоэффека под действием электрического поля некоторые кристаллы (кварцы, сегнетова соль, керамика на основе титана, бария и др.) деформируются. На пластинку с хорошо выраженным пьезоэффектом подаётся переменное напряжение с частотой, подобранной для данного материала определённой толщины. Пластинка, вступившая в резонанс с внешним напряжением, начинает колебаться с той же частотой, в пространстве излучается УЗ-волна данной частоты.

Применение УЗ создаётся уже на основе пьезоэффекта – возникновение напряжения при деформации кристалла, которое может быть измерено.

Применение УЗ в медицине связано с особенностями его распространения. Отражение УЗ на границе раздела двух сред зависит от соотношения волновых сопротивлений. УЗ-волны хорошо отражаются от границы мышцы-надкостница-кость, поверхности полых органов и т.д., поэтому можно определить расположение и размеры неоднородных включений полостей внутренних органов и т.д.

Скорость УЗ-волн и их поглощение зависит от состояния среды (УЗ используют для изучения молекулярных свойств вещества).

При воздействии УЗ на биологические ткани возникают: микровибрации на клеточном уровне, разрушение био-макро-молекул. Перестройка и повреждение биологических мембран, изменение проницаемости мембран; тепловое действие; разрушение клеток и микроорганизмов.

Ультразвук в медицине используется в диагностике, либо как метод воздействия на ткани.