跳轉到內容

IB 物理/生物醫學物理

來自華夏公益教科書,開放的世界,開放的書籍

選修 I:醫學物理 (22 小時) [未完]

[編輯 | 編輯原始碼]

醫學物理遵循課程大綱的細節,第一次考試為 2009 年。[1] [2]

I1 耳朵和聽覺

[編輯 | 編輯原始碼]
I.1.1 描述人類耳朵的基本結構。[3]
[編輯 | 編輯原始碼]

注意,結構應限於影響耳朵物理操作的那些特徵。

檔案:耳朵.png
人耳

耳朵將聲音從電訊號傳遞到大腦。耳朵有三個部分

a) 外耳 (充滿空氣):耳廓 (或耳殼);耳道 (和耳道上方的骨頭)

b) 中耳 (充滿空氣):聽小骨的集合 (3 塊骨頭 - 錘骨、砧骨和鐙骨);鼓膜 (又稱耳膜);卵圓窗 (通向內耳)

c) 內耳 (充滿液體):圓窗;半規管;聽覺神經;耳蝸;咽鼓管

由於外耳的形狀,聲音振動能夠到達鼓膜。

在中耳,這些振動 (又稱空氣振盪) 透過聽小骨轉化為內耳 (在液體中) 的振盪,並將它們導向卵圓窗。

然後內耳,特別是在耳蝸中,將這些振盪轉化為電訊號,這些訊號沿著聽覺神經傳送到大腦。

由於儘可能多地將空氣中的聲振盪傳遞 (而不是反射) 到耳蝸的液體中,這個過程非常複雜。(這個過程被稱為阻抗匹配)。
耳蝸是一個螺旋形的管道,有三個腔室。壓力波從卵圓窗開始,最終被圓窗吸收。耳蝸中的毛髮狀結構被認為有不同的長度,不同的長度對應著它們檢測到的不同頻率,然後將電脈衝傳送到大腦。

半規管不幫助聽力,它們的功能與平衡有關。

咽鼓管不幫助聽力,它連線中耳和口腔,參與平衡鼓膜兩側的壓力。

I.1.2 說明並解釋空氣中的聲壓變化是如何轉化為耳蝸液中更大的壓力變化的。[4]
[編輯 | 編輯原始碼]

注意“這可以透過鼓膜和卵圓窗的不同面積以及聽小骨的槓桿作用來處理。雖然阻抗匹配的概念不是正式要求的,但學生應該瞭解,如果沒有一個機制將不同密度介質 (空氣和液體) 之間的壓力進行轉換,大部分聲音將被反射,而不是被傳輸到耳蝸液中。”[5]

首先,聲振盪的壓力透過聽小骨被放大。

這三塊骨頭充當槓桿,在到達卵圓窗時,將鼓膜上的力增加了 50%,乘以 1.5。

卵圓窗比鼓膜 (聽小骨之前的部分) 小 15 倍。這意味著與鼓膜相比,卵圓窗上的聲振盪壓力會增加。

“這兩個過程導致耳蝸液中更大的壓力變化,與鼓膜上的壓力變化相比。”[6]

I.1.3 說明正常聽力的人所能聽到的頻率範圍。[7]
[編輯 | 編輯原始碼]

正常聽力的範圍是 20 Hz 到 20,000 Hz (20 kHz)
音調對應著波的頻率。聲音的頻率越高,音調越高。每單位時間有更多的波。

I.1.4 說明並解釋,感知到的響度變化是耳朵對強度變化的反應。[8]
[編輯 | 編輯原始碼]

聲音強度是“聲波每秒傳遞到單位面積上的能量” ,單位為 W/m²
聲音強度取決於聲音的振幅,更高的聲音強度具有更大的聲音強度。
強度(振幅)²

參考資料
[編輯 | 編輯原始碼]
  1. https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxmcmVkaWtheWF8Z3g6MTNkODFlNzQxMGIxMTA3Mw
  2. Kirk, Tim. 物理學,面向國際文憑課程。第二版。格拉斯哥:牛津大學出版社,2007 年。印刷。第 187 到 196 頁。
  3. 國際文憑組織。物理課程大綱細節。2009 年。國際文憑組織 2007 年。第 121 頁。PDF 檔案。
  4. 國際文憑組織。物理課程大綱細節。2009 年。國際文憑組織 2007 年。第 121 頁。PDF 檔案。
  5. 國際文憑組織。物理課程大綱詳情。2009。國際文憑組織2007。第121頁。PDF檔案。
  6. Kirk, Tim。國際文憑物理。第二版。格拉斯哥:牛津大學出版社,2007。第187頁。印刷版。
  7. 國際文憑組織。物理課程大綱詳情。2009。國際文憑組織2007。第122頁。PDF檔案。
  8. 國際文憑組織。物理課程大綱詳情。2009。國際文憑組織2007。第122頁。PDF檔案。
華夏公益教科書