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为什么 20hz~20000hz 的声音都能引起人耳「共振」?耳膜没有固定的震频吗?

 pgl147258 2015-04-03

【王诺诺的回答(164票)】:

感谢 @杨庆林 补充,鼓膜本身没有固定的振动频率,所以有较好的频率响应,也就是说外界的声波,可以使鼓膜产生相近频率的振动,从而有较小的失真度。

一个声音能够让我们感知到,经历了下面几步。

振动先由外耳道传进来,外耳道倒是有固有频率的(3KHz~4KHz),这个频率也是人类说话声音的频率。所以人声在我们听来是被特别放大的。之后到了鼓膜(eardrum),鼓膜随着振动产生压力,带动三块听小骨(Ossicles)振动。听小骨一边连着鼓膜一边连着内耳的耳蜗(cochlea)的卵圆窗(oval window),它就像一个杠杆,把振动统统放大了传入内耳的淋巴液里。

(在这个过程中,如果振动频率过大,连接听小骨的肌肉会把听小骨拉回来,不让它因为振动过大而破坏内耳)(在这个过程中,如果振动频率过大,连接听小骨的肌肉会把听小骨拉回来,不让它因为振动过大而破坏内耳)

振动进入耳蜗内淋巴液后,就遇到了基底膜,基底膜在离入口卵圆窗的地方比较硬,而在离入口远的地方比较松软,这导致了它每一段的固有频率不一样,外层的频率高,内层的频率低。当特定的振动正好是某一段的固有频率,基底膜就会剧烈共振起来,连着上面的毛毛(stereocilia)也会弯曲摇摆,毛连着神经细胞,所以就会产生电位差拉。而不同位置的基底膜产生电位差,我们就感知到了不同的声音。(所以并不是鼓膜共振,而是耳蜗内部的共振)

我们平常能够听到的声音都在20hz到20000hz内,是因为耳蜗能共振的就是这个范围。而由于神经细胞和基底膜的老化,人一生中听力的下降也是不可逆的,这一现象由我们失去对高音的知觉开始。

猫咪就不同了,它能听到60-65000hz的声音,比我们能听见的范围广多了。这也许就能够解释为啥有时候我觉得啥都没发生啥都没听见,它忽然会跳起来殴打我吧。(错误请指正)

感谢匿名知友提供翻译_(:3 」∠)_

reference

http://droualb.faculty.mjc.edu/Course%20Materials/Physiology%20101/Chapter%20Notes/Fall%202011/chapter_10%20Fall%202011.htm

The Ear's Protective Mechanisms

【橙子的回答(56票)】:

简单的说,人能分辨不同的频率时的声音并不是因为耳膜而是因为耳蜗。耳膜的作用只是把声波传到内耳(耳蜗)。耳蜗(紫色区域)就是就像一条蜗牛卷着,上面的每一段都对应了不同的频率(20-20kHz)。当不同频率的声波传入的时候就会在耳蜗的不同位置产生共振,从而使下面的神经细胞(hair cells)抖动并把信号传到大脑。

所以正是不同频率声音在耳蜗共振的位置不同从而使人类可以分辨出不同频率的声音。

图片来自wikimedia

【李元鹤的回答(18票)】:

因为不是耳膜共振的

是耳蜗共振的,外侧感受高频,内测低频

更准确的说是绒毛细胞(上的绒毛)共振的

不同位置的毛的共振频率不同

【云麓的回答(0票)】:

见回答 人的听觉系统是什么样子的?

在人的听觉系统中,只有外耳道发挥了共振放大的作用,

【杨庆林的回答(0票)】:

首先说一下题主所说的耳膜,用医学术语来说是鼓膜。

鼓膜没有固定的振动频率,所以有较好的频率响应,可以传导外界不同频率的声音。也就是说外界的声波,可以使鼓膜产生相近频率的振动,从而有较小的失真度

顺带说下声音传入内耳的方式:

气传导:声波——外耳道——鼓膜——听骨链——卵圆窗膜——耳蜗的淋巴液

骨传导:声波——颅骨——耳蜗的骨壁——耳蜗的淋巴液

所以你看,鼓膜主要是在气传导中发挥传导作用。

下次一定找个好的图。。。。先把红杏续费先。。下次一定找个好的图。。。。先把红杏续费先。。

然后说下耳蜗的感音换能作用

上回说到声波传到耳蜗的淋巴液,耳蜗是一条管状的东东,盘起来就像蜗牛壳一样,耳蜗内部其实是这样的结构,由前庭阶、蜗管、鼓阶组成。上回说到声波传到耳蜗的淋巴液,耳蜗是一条管状的东东,盘起来就像蜗牛壳一样,耳蜗内部其实是这样的结构,由前庭阶、蜗管、鼓阶组成。

声音的感受细胞——毛细胞,在基底膜处而它对基底膜的机械位移很敏感。而淋巴液的流动正使得基底膜振动。

毛细胞纤毛交替性弯曲与复位,使毛细胞顶膜电阻交替上升下降,产生交流性毛细胞电位。

多个毛细胞电位总和成微音器电位,目前认为耳蜗微音器电位是引发神经电位的关键因素,而神经电位传导听觉中枢,可以产生听觉。

所以总结一下声音的传导过程:

声波从外界经骨传导或气传导传至耳蜗的淋巴液,淋巴液的流动引起基底膜振动,使毛细胞的电位发生变化,总和成微音器电位,产生动作电位,传至听觉中枢,引起听觉。

人能听到不同频率的声音则是与与基底膜的不同振动方式有关

实在找不到图,借一下图, @李元鹤

目前常用的是基底膜的振动与行波学说。目前常用的是基底膜的振动与行波学说。

声音振动卵圆窗后,使基底膜以行波方式振动,就像抖动丝带一样。即上图中白色波形。

但是不同频率的声波,出现最大行波振幅的位置不同。声波频率越低,最大行波振幅位置越接近基底膜顶部;声波频率越高,最大行波振幅位置越接近耳蜗底部。

因此基底膜底部对高频声音较敏感,顶部对低频声音较敏感。所以基底膜顶部受损主要损伤高频听力,底部受损损伤低频听力。

而不同频率的最大行波位置可能与基底膜本身的物理特性有关。

靠近底部的基底膜较硬而窄,共振频率高,

基底膜向顶部时逐渐变宽,且共振频率降低

【何沛键的回答(5票)】:

人耳是受迫振动,跟问题里说的“共振”那种现象不是同一件事。

【黑仪的回答(1票)】:

然而并没有共振…

【粉刷将的回答(0票)】:

共振频率本来就有很多啊,不止一个

【隋棠的回答(0票)】:

如果耳朵和大部分声音都能一样的话,那不就会产生共振= =然后耳朵就爆了= =OMG!!具体原因我觉得大神们解释的棒棒哒,我就是来吐槽的= =路过留个泡

【phoenix的回答(0票)】:

我觉得这是共鸣和"共振"的区别吧!

共鸣是可发声的物体之间的共振,是A发声物体发出的声音通过空气等媒介传到B发声物体,并引起它的振动,发出声音,称共鸣。(当然可能耳朵本身不再发出声音而是直接转换为了同频振动)

而题主说的共振,应该是说的自体频率,在这个频率下被共振体达振幅达到最大值(输入恒定),共鸣并不一定要达到这个频率,都能产生,音箱的箱体,吉他的箱体等等。

【ningxie的回答(0票)】:

对于知乎多数目前的回答晕了。

首先任何物体都有固有频率(通俗理解即拨一下就以这个频率振下去)。耳膜或耳朵系统当然不例外。

其次,20一20000Hz的声音都能使耳膜振起来,这个振动频率是由激励源的频率决定而与自身的固有频率无关。同理,一个喇叭也可发出不同频率的声音,声音的频率由驱动它的音源频率决定,而与喇叭的固有频率无关。

3. 共振是外界激励的频率和自身的固有频率相近而导致振幅放大的情况。共振不是两个共同振的字面意思,而且不共振时也可以一起振,共振时振动会剧烈。

先回答到这儿。

【半夏的回答(0票)】:

耳膜当然有自己的固定频率,人体也是,

你想试试?慢走不送。。。。。

次声波武器,是指能发射20赫兹以下的次声波的大功率武器装置。 声波是机械纵波,它可以在固体、液体和气体中传播。人们日常可以听到的声音是20-20000Hz频率范围内的声波。低于20Hz的就是次声波。次声波之所以会被用作军事武器,在于次声波和人体器官固有频率相近,于是会产生共振。次声波与人体器官的共振,会导致器官变形、移位、甚至破裂,从而达到杀伤目的。

【王轶明的回答(1票)】:

耳膜有有固定的震频,但是产生信号耳蜗绒毛没有耳蜗绒毛长短不一,其共振平率频率为大约为20hz~20000hz,某一特定频率的震动带动某长度的耳蜗绒毛震动,这也是人能轻易的分辨不同频率声音的原因

【缪健翔的回答(1票)】:

事实上一个物体是有多个不同的频率的。比如一段两端固定的弦线,就可以有无穷多个振动频率,每一个对应的波长都满足lambda/2=L/n(这样才能形成稳定的驻波),L是弦线长度,n是正整数;波长lambda=v/f,所以这一系列频率都是f1=2L/v的整数倍,f1称为基频。像人耳这种复杂的系统,就更不用说了。

不过我不知道人耳是能分辨连续谱还是只能够分辨频率差值不小于某个值的声音…

【冯姐的回答(0票)】:

除了空气传播以外,还有骨传播

原文地址:知乎

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