為什麼 20hz~20000hz 的聲音都能引起人耳「共振」?耳膜沒有固定的震頻嗎? | 知乎問答精選

 

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為什麼 20hz~20000hz 的聲音都能引起人耳「共振」?耳膜沒有固定的震頻嗎?

2017年10月06日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 154 ℃ 次

【王諾諾的回答(164票)】:

感謝 @楊慶林 補充,鼓膜本身沒有固定的振動頻率,所以有較好的頻率響應,也就是說外界的聲波,可以使鼓膜產生相近頻率的振動,從而有較小的失真度。

一個聲音能夠讓我們感知到,經歷了下面幾步。

振動先由外耳道傳進來,外耳道倒是有固有頻率的(3KHz~4KHz),這個頻率也是人類說話聲音的頻率。所以人聲在我們聽來是被特別放大的。之後到了鼓膜(eardrum),鼓膜隨著振動產生壓力,帶動三塊聽小骨(Ossicles)振動。聽小骨一邊連著鼓膜一邊連著內耳的耳蝸(cochlea)的卵圓窗(oval window),它就像一個槓桿,把振動統統放大了傳入內耳的淋巴液裡。

(在這個過程中,如果振動頻率過大,連接聽小骨的肌肉會把聽小骨拉回來,不讓它因為振動過大而破壞內耳)(在這個過程中,如果振動頻率過大,連接聽小骨的肌肉會把聽小骨拉回來,不讓它因為振動過大而破壞內耳)

振動進入耳蝸內淋巴液後,就遇到了基底膜,基底膜在離入口卵圓窗的地方比較硬,而在離入口遠的地方比較鬆軟,這導致了它每一段的固有頻率不一樣,外層的頻率高,內層的頻率低。當特定的振動正好是某一段的固有頻率,基底膜就會劇烈共振起來,連著上面的毛毛(stereocilia)也會彎曲搖擺,毛連著神經細胞,所以就會產生電位差拉。而不同位置的基底膜產生電位差,我們就感知到了不同的聲音。(所以並不是鼓膜共振,而是耳蝸內部的共振)

我們平常能夠聽到的聲音都在20hz到20000hz內,是因為耳蝸能共振的就是這個範圍。而由於神經細胞和基底膜的老化,人一生中聽力的下降也是不可逆的,這一現象由我們失去對高音的知覺開始。

貓咪就不同了,它能聽到60-65000hz的聲音,比我們能聽見的範圍廣多了。這也許就能夠解釋為啥有時候我覺得啥都沒發生啥都沒聽見,它忽然會跳起來毆打我吧。(錯誤請指正)

感謝匿名知友提供翻譯_(:3 」∠)_

reference

droualb.faculty.mjc.edu

The Ear's Protective Mechanisms

【橙子的回答(56票)】:

簡單的說,人能分辨不同的頻率時的聲音並不是因為耳膜而是因為耳蝸。耳膜的作用只是把聲波傳到內耳(耳蝸)。耳蝸(紫色區域)就是就像一條蝸牛捲著,上面的每一段都對應了不同的頻率(20-20kHz)。當不同頻率的聲波傳入的時候就會在耳蝸的不同位置產生共振,從而使下面的神經細胞(hair cells)抖動並把信號傳到大腦。

所以正是不同頻率聲音在耳蝸共振的位置不同從而使人類可以分辨出不同頻率的聲音。

圖片來自wikimedia

【李元鶴的回答(18票)】:

因為不是耳膜共振的

是耳蝸共振的,外側感受高頻,內測低頻

更準確的說是絨毛細胞(上的絨毛)共振的

不同位置的毛的共振頻率不同

【雲麓的回答(0票)】:

見回答 人的聽覺系統是什麼樣子的?

在人的聽覺系統中,只有外耳道發揮了共振放大的作用,

【楊慶林的回答(0票)】:

首先說一下題主所說的耳膜,用醫學術語來說是鼓膜。

鼓膜沒有固定的振動頻率,所以有較好的頻率響應,可以傳導外界不同頻率的聲音。也就是說外界的聲波,可以使鼓膜產生相近頻率的振動,從而有較小的失真度

順帶說下聲音傳入內耳的方式:

氣傳導:聲波——外耳道——鼓膜——聽骨鏈——卵圓窗膜——耳蝸的淋巴液

骨傳導:聲波——顱骨——耳蝸的骨壁——耳蝸的淋巴液

所以你看,鼓膜主要是在氣傳導中發揮傳導作用。

下次一定找個好的圖。。。。先把紅杏續費先。。下次一定找個好的圖。。。。先把紅杏續費先。。

然後說下耳蝸的感音換能作用

上回說到聲波傳到耳蝸的淋巴液,耳蝸是一條管狀的東東,盤起來就像蝸牛殼一樣,耳蝸內部其實是這樣的結構,由前庭階、蝸管、鼓階組成。上回說到聲波傳到耳蝸的淋巴液,耳蝸是一條管狀的東東,盤起來就像蝸牛殼一樣,耳蝸內部其實是這樣的結構,由前庭階、蝸管、鼓階組成。

聲音的感受細胞——毛細胞,在基底膜處而它對基底膜的機械位移很敏感。而淋巴液的流動正使得基底膜振動。

毛細胞纖毛交替性彎曲與復位,使毛細胞頂膜電阻交替上升下降,產生交流性毛細胞電位。

多個毛細胞電位總和成微音器電位,目前認為耳蝸微音器電位是引發神經電位的關鍵因素,而神經電位傳導聽覺中樞,可以產生聽覺。

所以總結一下聲音的傳導過程:

聲波從外界經骨傳導或氣傳導傳至耳蝸的淋巴液,淋巴液的流動引起基底膜振動,使毛細胞的電位發生變化,總和成微音器電位,產生動作電位,傳至聽覺中樞,引起聽覺。

人能聽到不同頻率的聲音則是與與基底膜的不同振動方式有關

實在找不到圖,借一下圖, @李元鶴

目前常用的是基底膜的振動與行波學說。目前常用的是基底膜的振動與行波學說。

聲音振動卵圓窗後,使基底膜以行波方式振動,就像抖動絲帶一樣。即上圖中白色波形。

但是不同頻率的聲波,出現最大行波振幅的位置不同。聲波頻率越低,最大行波振幅位置越接近基底膜頂部;聲波頻率越高,最大行波振幅位置越接近耳蝸底部。

因此基底膜底部對高頻聲音較敏感,頂部對低頻聲音較敏感。所以基底膜頂部受損主要損傷高頻聽力,底部受損損傷低頻聽力。

而不同頻率的最大行波位置可能與基底膜本身的物理特性有關。

靠近底部的基底膜較硬而窄,共振頻率高,

基底膜向頂部時逐漸變寬,且共振頻率降低

【何沛鍵的回答(5票)】:

人耳是受迫振動,跟問題裡說的「共振」那種現象不是同一件事。

【黑儀的回答(1票)】:

然而並沒有共振…

【粉刷將的回答(0票)】:

共振頻率本來就有很多啊,不止一個

【隋棠的回答(0票)】:

如果耳朵和大部分聲音都能一樣的話,那不就會產生共振= =然後耳朵就爆了= =OMG!!具體原因我覺得大神們解釋的棒棒噠,我就是來吐槽的= =路過留個泡

【phoenix的回答(0票)】:

我覺得這是共鳴和"共振"的區別吧!

共鳴是可發聲的物體之間的共振,是A發聲物體發出的聲音通過空氣等媒介傳到B發聲物體,並引起它的振動,發出聲音,稱共鳴。(當然可能耳朵本身不再發出聲音而是直接轉換為了同頻振動)

而題主說的共振,應該是說的自體頻率,在這個頻率下被共振體達振幅達到最大值(輸入恆定),共鳴並不一定要達到這個頻率,都能產生,音箱的箱體,吉他的箱體等等。

【ningxie的回答(0票)】:

對於知乎多數目前的回答暈了。

首先任何物體都有固有頻率(通俗理解即撥一下就以這個頻率振下去)。耳膜或耳朵系統當然不例外。

其次,20一20000Hz的聲音都能使耳膜振起來,這個振動頻率是由激勵源的頻率決定而與自身的固有頻率無關。同理,一個喇叭也可發出不同頻率的聲音,聲音的頻率由驅動它的音源頻率決定,而與喇叭的固有頻率無關。

3. 共振是外界激勵的頻率和自身的固有頻率相近而導致振幅放大的情況。共振不是兩個共同振的字面意思,而且不共振時也可以一起振,共振時振動會劇烈。

先回答到這兒。

【半夏的回答(0票)】:

耳膜當然有自己的固定頻率,人體也是,

你想試試?慢走不送。。。。。

次聲波武器,是指能發射20赫茲以下的次聲波的大功率武器裝置。 聲波是機械縱波,它可以在固體、液體和氣體中傳播。人們日常可以聽到的聲音是20-20000Hz頻率範圍內的聲波。低於20Hz的就是次聲波。次聲波之所以會被用作軍事武器,在於次聲波和人體器官固有頻率相近,於是會產生共振。次聲波與人體器官的共振,會導致器官變形、移位、甚至破裂,從而達到殺傷目的。

【王軼明的回答(1票)】:

耳膜有有固定的震頻,但是產生信號耳蝸絨毛沒有耳蝸絨毛長短不一,其共振平率頻率為大約為20hz~20000hz,某一特定頻率的震動帶動某長度的耳蝸絨毛震動,這也是人能輕易的分辨不同頻率聲音的原因

【繆健翔的回答(1票)】:

事實上一個物體是有多個不同的頻率的。比如一段兩端固定的絃線,就可以有無窮多個振動頻率,每一個對應的波長都滿足lambda/2=L/n(這樣才能形成穩定的駐波),L是絃線長度,n是正整數;波長lambda=v/f,所以這一系列頻率都是f1=2L/v的整數倍,f1稱為基頻。像人耳這種複雜的系統,就更不用說了。

不過我不知道人耳是能分辨連續譜還是只能夠分辨頻率差值不小於某個值的聲音…

【馮姐的回答(0票)】:

除了空氣傳播以外,還有骨傳播

標籤:-生物學 -人體 -自然科學 -物理學 -物理科普


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