人耳的构造与声学

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一般情况下声源在头颅前方与头颅正中状面成45度角时耳廓的集声作用最大(见下图)。

人耳的构造与声学

为了听到更远的声音,我们经常会在耳朵上用手掌卷成漏斗状,目的就是为了提高耳廓收集声波的能力。此外,人耳的耳廓特征决定了人耳对后方来声感知较弱,因为当声音来自耳廓后方,会被耳廓所遮挡,不过只要稍稍转动头部,再根据双耳声音强弱的轻微变化,就能进行声源辅助定位。没有耳廓的人几乎难以判断声音发出的位置。一些哺乳类动物,如狗、袋鼠等,我们觉得它们的耳朵特别灵,主要是因为这类动物耳廓呈喇叭形,肌肉丰富、运动灵活,能在一定范围内改变方向,有助于声波的收集从而判断方向。

外耳道是从耳甲腔深处的外耳门向内延伸至鼓膜的一端封闭的略呈“S”状弯曲管道,其外侧1/3是以外耳道软骨为基础,为软骨性外耳道,有毛发覆盖;内侧2/3以骨为基础,为骨性外耳道。外耳道直径约为0.5cm,长度约为2.5cm~3.5cm。从声学角度上看,这样一个一端封闭的管道起着将声音传至耳膜和共振的作用,根据管状共振原理,人耳对波长为外耳道长度4倍的声音有共振作用,可计算出共振峰约在3700Hz(见下图),所以人耳对3~4KHz的声音最为敏感(可参考等响曲线)。

人耳的构造与声学

共振时该频段的声音在鼓膜附近相比外耳道要高约10dB,再加上耳廓的增益,可达15dB左右(注:外耳对声音的放大增益为耳廓和外耳道的增益之和)。外耳道对不同频率的声音产生不同的增益(见上图),起到了对声波的增压作用和改变了的不同频率声波传播特性从而提取声音定位信息。此外,外耳道分泌的耵聍和皮脂形成的蜡状耳垢具有抑菌作用,能在一定程度上保护外耳道,但是过多会对高频声音起到衰减作用,所以需要定期清理耳垢。

番外

《内经》记载:“耳者,宗脉之所聚也。”耳朵不是一个孤立的器官,它和全身经络及五脏六腑都存在着密切的联系,我们的每只耳朵上,分布着91个穴位(据《耳穴名称与部位的国家标准方案》)。对耳朵进行按摩也是一种比较好的养生方式,通过按摩特定的耳朵的部位有利于促进身体的血液循环,增强人体的免疫力。例如:

  • 1. 耳垂这一区域的耳穴与人的头脑、面颊关系密切,经常按揉,可以美容养颜、醒神健脑,防痴呆。方法:将食指和中指、拇指3个指头尽量将耳垂全部捏住揉动。
  • 2. 耳轮的耳穴主要对应于人的四肢,长期揉耳轮,可以使四肢强健。方法:用拇指和食指夹住耳朵外缘,来回搓揉。
  • 3. 耳背上有一条降压沟,对应于人的脊背,摩耳背有利于降血压、通血管,调畅全身的气血。方法:拇指指腹沿着耳背从上往下摩擦。

文章来源:声学讲堂微信公众号

  • 本文由 发表于 2020年12月5日
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