4). Процесс распространения колебаний в пространстве называется волновым движением или просто волной.

При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около положенного равновесия. Вместе с волной передается только энергия колебания, поэтому важным свойством волны является перенос энергии без переноса вещества.

Известны два вида волн: механические и электромагнитные. Механические волны - колебания частиц среды, между которыми существуют силы взаимодействия, распространяются только в упругих средах. Электромагнитные - колебания напряженностей электрического и магнитного полей, распространяющиеся в пространстве.

Для возникновения механических волн необходимо:

- наличие упругой среды (среда, которая может деформироваться).

-наличие источника колебания вызывающего в окружающем пространстве деформацию среды.

Механические волны делятся на два вида: поперечные и продольные.

Если колебания частиц совершаются перпендикулярно направлению распространения волны, то она называется поперечной.

Если, колебания частиц совпадают с направлением распространения волны, то она называется продольной.

5). Основные характеристики волнового движения. К ним относятся:

1. Все параметры колебательного движения (x-смещение, A-амплитуда, -линейная частота, -циклическая частота, T-период, -фаза колебания).

2. Дополнительные параметры, характеризующие только волновое движение:

а) Фазовая скорость () - это скорость, с которой колебания распространяются в пространстве.

б) Длина волны () - это наименьшее расстояние между двумя частицами волнового пространства, колеблющихся в одинаковых фазах или расстояние на которое распространяется волна за время одного периода.

Характеристики связаны между собой:

 = T  =/

в) Поток энергии – это среднее количество энергии переносимой волной в единицу времени через некоторую поверхность перпендикулярную направлению распространения волны. Ф = (Вт).

г) Интенсивность – это поток энергии, приходящийся на единицу площади. I = = (Вт/м²)

6). Звуковыми волнами называются колебания частиц, распространяющихся в других средах в виде продольных волн с частотой от 16 до 20000 Гц.

Для звуковых волн справедливы те же характеристики, что и для любого волнового процесса, однако имеется и некоторая специфика.

1. Интенсивность звуковой волны называют силой звука.

Для этой - величины приняты специальные единицы измерения - Белы (Б) и децибелы (дцБ). Шкала силы звука, выраженная в Б или дцБ называется логарифмической.

2. Для описания звуковых волн используется величина, которая называется звуковое давление. Звуковым или акустическим давлением называется добавочное давление (избыточное над средним давлением окружающей среды) в местах наибольшего сгущения частиц в звуковой волне.

3. Важное значение имеет так же форма колебаний частиц в звуковой волне, которая определяется частотным спектром звуковых колебаний (). Все перечисленные физические характеристики звука называются объективными, т.е. не зависящими от нашего от нашего восприятия. Они определяются с помощью физических приборов.

Звуковая шкала

• Инфразвук 0,001 – 20 Гц

• Звук 20 – 20 000 Гц

• Ультразвук 20 000 – 10⁹ Гц

• Гиперзвук 10⁹ – 10¹³ Гц

7). Наш слуховой аппарат способен дифференцировать (различать) звуки по высоте тона, тембру и громкости. Эти характеристики слухового ощущения называются субъективными. Изменение в восприятии звука на слух всегда связано с изменением физических параметров звуковой волны.

Высота тона определяется главным образом частотой колебаний в звуковой волне и незначительно, зависит от силы звука. Чем больше частота, тем выше тон звука. В этом отношении диапазон звуков, воспринимаемых слуховым аппаратом, делится на октавы (всего 10 октав).

Если колебания частиц в звуковой волне гармонические, то такой тон звука называется простым или чистым.

Если колебания не гармонические, но периодические, то такой тон звука называется сложным. Если сложные звуковые колебания не периодически меняют свою интенсивность, частоту и фазу, то такой звук принято называть шумом.

Сложные тона одной и той же высоты, в которых форма колебаний различна, по-разному воспринимаются человеком. Это различие в восприятии носит название ТЕМБРА звука. Он определяется спектром частот гармонических колебаний, из которых состоит сложный звук.

Громкость восприятия звука зависит главным образом от силы звука, а так же от частоты. Эта зависимость определяется психофизическим законом Вебера-Фехнера:

При возрастании силы звука в геометрической прогрессии ощущение громкости на одной и той же частоте увеличивается в арифметической прогрессии.

Е = к lg

где k - коэффициент, зависящий от частоты звука. Громкость измеряется также как и сила звука в Белах (Б) и децибелах (дцБ). ДцБ громкости называется фоном (Ф) в отличие от дцБ силы звука.

8). Звуковые методы исследования

1. Аудиометрия - метод измерения остроты слуха по восприятию стандартизированных по частоте и интенсивности звуков.

а) Исследование органов слуха с помощью аудиометра - генератора, в котором плавно или дискретно меняются частота и интенсивность звука. По данным исследования строится график зависимости силы звука от частоты (кривые равной громкости). Наиболее часто используется порог слышимости - минимальная интенсивность при которой слышен звук на данной частоте. Эту кривую, сняв у конкретного пациента, сравнивают со среднестатистической для многих здоровых людей.

б) Исследование слуха с помощью камертонов.

в) Исследование этими методами по воздушной и костной проводимости.

г) Исследование шепотной речью.

д) Исследование с помощью звуков, воспроизведенных магнитофоном.

е) Изучение реакции на звук по ЭЭГ.

2. Аускультация - выслушивание звуков, возникающих при работе различных органов, (сердца, легких, кровеносных сосудов и др.) в норме и патологии с диагностическими целями. Для этого используются стетоскоп, фонендоскоп, микрофон, магнитофон. В клинической практике широко используется фонокардиография (ФКГ) - графическая регистрация тонов и шумов сердца.

3. Перкуссия - выслушивание звучания отдельных частей тела при их простукивании. При ударе о поверхность тела возникает звуковая волна, гармонический спектр которой имеет широкий диапазон. Во внутритканных полостях возникают резонансные явления, которые изменяют тембр и громкость звучания в зависимости от размеров и положения этих полостей. Опытный врач по изменению звучания определяет состояние обследуемого органа (воспаление в мягких тканях, трещины и переломы в твердых тканях и т.д.).

4. В последние годы в практическом здравоохранении получили широкое распространение ультразвуковые методы исследования.

9). Ультразвук - это процесс распространения, колебаний в упругой среде в виде продольных волн с частотой свыше 20 Гц.

Ультразвук получают с помощью специальных аппаратов, основанных на явлениях магнитострикции - при низких частотах и обратном пьезоэлектрическом эффекте - при высоких частотах.

Магнитострикция - это изменение продольных размеров ферромагнитного стержня при воздействии на него высокочастотным (20-100 КГц) магнитным полем.

Амплитуда колебаний, а, следовательно, и сила звука определяются напряжением и размерами стержня (явление резонанса). При подключении переменного напряжения, к катушке торцевые плоскости стержня колеблются с частотой переменного напряжения.

Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении размеров пьезодиэлектрика под воздействием на него высокочастотным (свыше 100 КГц) электрическим полем. Закономерности излучения те же, что и при магнитострикции.