人耳是如何听到声音的?

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戴礼帽的马猴
2022-12-23 · 专注美学研究/元宇宙创想/AIGC创作
戴礼帽的马猴
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在讨论耳朵的生物学特性以及如何通过它感知声音之前,我们必须掌握一个重要的概念:什么是声音?

声音不是一个物质概念,相反,它是一种知觉体验,需要有一个具有相应神经系统的有机体来感知、检测和分析它。

声音是一种振动,它可以在空气中传播,并被人类或动物的耳朵听到。声音是由不同频率的振动组成的,这些振动可以通过空气传播到我们的耳朵。声音需要有一个物体来发出振动,这个物体称为声源。

另外关于声音常见的误解是“空气是唯一能携带和传递声音的媒介”。其实声音还有许多其他方式可以传递,譬如木材、钢铁和水。声音的传播速度也由传导的介质导致不一致,声音由气压、湿度、温度和周围环境情况的其他各种因素决定的。

声速的简化方程是343 + (0.06 x Tc),Tc是摄氏温度。

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现在我们了解了声音的组成部分,它的基本特性,以及它的功能,让我们来看看耳朵是如何感知和分析声波的。耳朵是一个精密的器官,由三个主要部分组成:外耳、中耳和内耳,连接听觉神经至大脑,构成了人类的听觉系统。

耳朵内部构造

首先,声音被收集并定位到耳朵里。耳朵的一个特殊的外部收集器,被称为耳廓,在定位声音方面起着很大的作用。耳廓是一个外部结构,可以将声波偏转到耳朵里,并尽可能多地从声音原点收集声波。

接下来,声音会沿着外耳道进入耳朵内部。外耳道是一条略微弯曲的管子,从耳孔延伸到鼓膜。外耳道的远端连接的是鼓膜,鼓膜在受到声波影响后会有一定程度的振动。据统计,如果暴露在20分贝的声音中,这个椭圆形的膜会振动1/100,000,000厘米(氢分子的宽度)。

声波在撞击耳膜后,被传送到中耳。声波与鼓膜接触后,被送入一个充满空气的“小房间”,称为中耳。通过一系列的听小骨(人体中最小的三块骨头),这些声波被推入腔内--在那里进行有关阻抗匹配和过载保护的小检查。

然后,声音传到内耳,在那里被转换成电脉冲,以便传送到大脑。内耳是颅骨颞部的一个空腔,里面有一系列的空腔(最重要的是耳蜗)。声音振动从中耳出来后被送入耳蜗,在那里产生储存在空腔内的液体的压力变化。这种活动产生的脉冲随后被送到科蒂氏器官(organ of Corti,也称螺旋器,位于耳蜗内),该器官将机械活动转化为神经脉冲,准备发送到大脑。

科蒂氏器官(organ of Corti)

最后,听觉神经将神经信息从耳蜗送至大脑。听觉神经由大约30,000个单独的轴突组成,携带由耳蜗转换的信息到大脑。该神经分支为各种不同的纤维,但在听觉皮层重新连接,并发送信号以感知某些种类的声音。

以上就是人类如何通过耳朵感知声音的基本过程。尽管这个听觉系统看起来很复杂,但人体可以在不到千分之一秒的时间内分析声音并向大脑发送信号。

希望这篇回答对您有所帮助,声音在耳朵和大脑之间的传输还有许多更细微、更复杂的过程--也欢迎评论区大家交流下看法。

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