Отражение и абсорбция звука

Физическое значение трансформации звукового давления заключается в обусловленном последней приравнивании значения звукового импеданса воздуха и значения звукового импеданса жидкости внутреннего уха. Под значением звукового импеданса W понимают отношение звукового давления р к скорости звука v:

В общем случае W - комплексная величина, так как звуковое давление и скорость звука, как правило, не являются синфазными. В плоской волне (за таковую мы можем принять сферическую волну на достаточно большом расстоянии от источника звука, как это обычно имеет место в отношении слуха) звуковое давление и скорость звука, напротив, синфазны. Этому случаю соответствует простое отношение:

где р обозначает плотность среды распространения и с - скорость звука в среде распространения. Из этого соотношения вытекает единица измерения значения звукового импеданса, отнесенного к 1 г/см²*сек. Если плоская волна падает перпендикулярно из одной среды в другую, то часть ее энергии отражается у поверхности, разделяющей обе среды. Эта часть не попадает в среду 2. Для степени отражения R действительно следующее соотношение:

где W₁ и W2 - значения звукового импеданса соответствующих сред. Только в случае, когда W1-W2, R = 0, т. е. отражения не происходит и вся энергия переходит в среду 2. В определенных диапазонах часто значение звукового импеданса внутреннего уха, связанного со средним ухом, почти равно таковому для воздуха, как видно из измерений Troger. В этом случае поглощается вся звуковая энергия. Говорят об оптимальном их соответствии. Измерения абсорбции звука (рис. 6, а) в здоровом среднем ухе, произведенные Menzei, также указывают на благоприятное соответствие значения звукового импеданса в широких диапазонах частот. Количество воспринятой энергии, достигающее внутреннего уха, не может быть, однако, определено путем измерения импеданса. Согласно данным Kostelijk, будто бы возможны изменения импеданса у барабанной перепонки без появления изменений в потоке энергии к внутреннему уху и наоборот.

Рис. 6. Поглощение звука барабанной перепонкой. а - в норме; б - при отсутствии барабанной перепонки.