Порог слышимости. 
Механизм восприятия света и звуков

Не всякие переменные давления воспринимаются слухом как звук: существуют определенные границы слухового ощущения как по величине давления, так и по его частоте (являющихся в данном случае параметрами раздражения).

Минимальное звуковое давление, при котором еще существует слуховое ощущение, называется порогом слышимости. Он характеризует чувствительность слуха: чем выше порог, тем меньше чувствительность. Опыты по определению порога слышимости показали, что его величина зависит от условий опыта, частоты и особенностей звукового сигнала. Под условиями опыта понимается характер звукового поля: создается ли оно одним громкоговорителем, помещенным перед слушателем, или многими источниками, равномерно распределенными вокруг головы; имеются ли отражения от границ помещения (так называемое диффузное поле) или приняты меры по их устранению; производились ли измерения минимального давления непосредственно около ушной раковины или в этой же точке при отсутствии слушателя (т. е. в свободном поле). В электроакустике обычно пользуются результатами измерений, полученных для свободного звукового поля, формируемого одним излучателем, помещенным перед слушателем.

Измерение порога слышимости производится по методу так называемого балансного регулирования. Испытуемый имеет возможность с помощью переключателя электропривода менять направление изменения интенсивности звука. Пусть, например, двигатель плавно уменьшает интенсивность чистого тона. Как только тон становится неслышимым, испытуемый переключает двигатель, и интенсивность тона начинает возрастать до тех пор, пока испытуемый опять его не услышит, после чего следует новое переключение и опыт повторяется. Следовательно, регулируемый тон балансирует между значениями «слышен» и «не слышен». Так как частота звука при этом меняется, то перо самописца вычерчивает на движущейся (синхронно с изменением частоты) бумажной ленте зигзагообразную кривую, средняя линия которой дает искомую зависимость порога слышимости. Описанные измерения должны быть проделаны с участием многих испытуемых, обладающих здоровым слухом, причем для получения усредненных результатов кривые для разных испытуемых записываются на одном бланке (т. е. накладываются друг на друга). Полученная таким способом кривая порога слышимости синусоидальных звуков, измеренная в условиях свободного поля, показана на рис. 1.3. Как видим, в очень широких пределах меняется порог слышимости в зависимости от частоты. Наибольшей чувствительностью ухо обладает в области частот 3000—3500 Гц, где порог слышимости имеет наименьшую величину. Происходит это из-за резонанса столба воздуха в трубке наружного слухового канала, когда его длина становится равной четверти длины звуковой волны. Легко подсчитать, что первый резонанс трубки длиною 27 мм соответствует приблизительно частоте 3100 Гц. Давление у барабанной перепонки повышается при этом из-за резонанса в 2—3 раза (по сравнению, с давлением у входа в слуховой проход). В области максимальной чувствительности слух воспринимает давление около Ю~⁵Па. Любопытно отметить в связи с этим, что звуковое давление, возникающее вследствие флюктуации плотности воздуха при броуновском движении молекул, имеет при температуре 25° С величину 5−10~⁶ Па. Если бы ухо было вдвое чувствительней, оно слышало бы непрерывный шум флюктуации. Таким образом, чувствительность слуха находится на пределе биологической целесообразности.