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听觉过程

  声学只有通过人们对声音加以解读才有意义,因此了解人的听觉器官,对全面了解声学这门科学是有帮助的。图1.3展示了人的听觉器官的纵剖面,一般分为外耳、中耳、内耳。外耳的职责是将聚拢的声波送人其他听觉器官。如果我们头上没有耳廓,我们周围多数的声音会听不到。这张带有倒置喇叭口的人耳图片使这一点看起来非常明显。声波通过耳道作用于耳鼓膜,也就是医学领域所称的鼓室隔膜。耳鼓膜是听觉机制的第一关,它将声能转换成另一种能量形式,进而传到大脑中心进行翻译。耳鼓膜也是外耳的终止点。

图1.3人类听觉结构纵剖面图

 

  外耳本身是一个圆柱形通道,一边开口于耳廓而另一边终止于耳鼓膜。类似一个管乐器,根据它的尺寸对特定频率的声音产生调谐作用。典型的人耳耳道大约2.5一3cm长,同样长的管乐器的共振频率范围大约在2000一3000Hz,因此,这应是我们最敏感的频率范围。实际上我们的外耳将这一范围的声音放大。这样既有优点又有缺点,优点是2000一3000Hz频率范围是人类语言频率的上限,在我们发出的辅音中占主导地位,可以帮助我们彼此交流。缺点是我们在这一频率范围存在最先失去听觉敏感性的趋势,使交流更困难。暴露在高声压级中,会使这一频率范围内的听觉敏感性受到损伤,从而失去听觉。

  声波继续前行,带动耳鼓膜振动,进人中耳。耳鼓膜振动由中耳室空腔中三块小骨(称为听骨)继续传递。锤骨、砧骨和橙骨将耳鼓膜的振动传到卵圆窗,卵圆窗是内耳的人口。关于中耳功能有一点值得说明,这三块骨头的作用是调整音量使其适合内耳器官。也就是说,如果声压级很高,连接这些骨头的肌肉使它们分开,减少进人内耳的声音强度。对于脉冲声,这种反射是无效的,因为这一类型声音发生的速度远大于器官自我保护反应的速度。

  中耳的空腔通常与外部世界密封隔绝,当压力改变直到中耳密封被打破时,我们的人体才会感受到。这种压力的不平衡源自海拔高度改变(根据大气压强),耳鼓膜后部会有受压的感觉。中耳和外部的世界惟一的连接是咽鼓管(又称欧氏管,是以16世纪意大利解剖学家巴尔托洛梅奥·欧斯塔基奥命名),它连接中耳到咽喉。当吞咽或打呵欠时密封结构打开,使中耳的压力减至正常。

  一旦声能到达卵圆窗,将引起卵圆窗的振动。被称为蜗形管的充满液体的螺旋形器官随后产生波动,类似于海洋的波动。蜗形管上排列着微小的、毛发似的细胞,在液体中波动。这些毛细胞的波动,将机械能转换成电能,并将这些电信号传送至听觉神经。听觉神经将来自于全部毛细胞的电信号传送至大脑,并在大脑中进行处理,进而理解为声音。整个听觉过程仅用毫秒即可完成。

 
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