- Information
- AI Chat
بيوفيزياء السمع وتطبيقات الصوت في الطب
Mathematical Physics (PH605)
جامعة طرابلس
Preview text
الفصل الخامس
:
بيوفيزياء السمع وتطبيقات
الخامس
الفصل
:
وتطبيقات
السمع
بيوفيزياء
الطب
ي
ف
الصوت
ي
و
•
الصوتية
الموجات
فيزياء
•
السمع
وعملية
الأذن
•
الطب
في
الصوتية
الموجات
تطبيقات
بعض
-
ة
مقدم
:
الصوت سرعة Speed of sound - الصوت فسرعة خلالها، تمر التي المواد بأختلاف وتختلف الحرارة ودرجة المادة على تعتمد الصوت سرعة حرارة درجة عند الهواء في 0 o C تساوي 331 m/s ، - الصوت سرعة تحسب (v) التالية المعادلة خلال من المختلفة للمواد : v f λ ث B ا ل ال ال ه Bulk Modulus ρ ه الكثافة density v f B v λ = = ث حي B الحجمي ل المعام هو Bulk Modulus و ρ هي الكثافة density ، Y المرونة معامل هو elastic modulus أ v Y ρ - من أسرع الهيليوم من وسط في الصوت سرعة تكون وبالتالي الهواء من أقل الهيليوم آثافة لأن الهواء في الصوت - رع سرعة الصوت في المواد الصلبة اس من سرعة الصوت v ρ = رع ب و ي و ر و ر ن الصلبة للمواد المرونة معامل لأن والغازية السائلة المواد في أآبر صلب الوسط آان اذا مثال: الحجمي المعامل بان علما بالماء؟ الصوت سرعة أوجد 2 x 10 9 N/m والكثافة 10 3 kg/m 3
Gases الغازات v (m/s) Material 1286 Hydrogen ( °C) - أن ويلاحظ المختلفة بالمواد الصوتية الموجات سرعة الجدول يبن 972 Helium ( °C) 343 Air ( °C) 331 Air ( °C) Li id 25 C ا ل ال اسرع الصلبة المواد في الصوت سرعة في الصوت سرعة من أآبر الصلبة للمواد المرونة معامل لأن الغازية والمواد السائلة المواد Li quids at 25 °C ل السوائ v (m/s) Material 1904 Glycerol 1533 Sea water الأخرى المواد من 1533 Sea water 1493 Water 1450 Mercury 1324 Kerosene - الضوء وسرعة المختلفة المواد في الصوت سرعات بين بالمقارنة التي تبلغ 3 x 10 8 m/s ع نستنتج سبب رؤية ضوء البرق قبل سما 1143 Methyl alcohol 926 Carbon tetrachloride Solids الصلبة المواد v (m/s) Material ب غ ي 3x m/s ع بل برق وء رؤي بب ج الرعد، صوت v (m/s) Material 12000 Diamond 5640 Pyrex glass 5130 Iron - الرعد وسماع البرق رؤية بين الزمني الفارق معرفة من يمكن تقدير بعد مصدر الصوت منا فكل فارق زمني قدره خمس ثواني 5100 Aluminum 4700 Brass 3560 Copper 3240 Gold و ي س ر ي ز رق ل و ر ب ير يبعد المصدر ان يعني واحدة 1600m
?
ذلك وضح !!! 3240 Gold 2680 Lucite 1322 Lead 1600 Rubber
الصوت شدة Loudness احة حدة ال ت ثل الطاقة ال ارة خلال خلال الثان ة ، - احة المس حدة و خلال ارة الم الطاقة ثل تم الثانية خلال ، - الصوتية الموجات خواص على وتعتمد مساحة، وحدة لكل وات هي الصوت شدة وحدة ) تردد ة ة ط ل ة ل ل ة ل ل وسرعة ( ة في المار ط الوس ة آثاف وعلى ) ة الكثاف ل مث .( ) unit of loudness = W/m 2 ( 2 2 2 1 1 ( ) ( ) 2 2 I v A f Z A
####### ρ
####### π
####### ω
=( ) ( ) 2 2 f
####### ρ
A: الأتزان، نقطة من المادة جزيئات أو لذرات الكبرى الأزاحة أي الذبذبة سعة ω: الزاوي التردد Z: الصوتية المعاوقة Acoustic Impedance ، Z = ρ v kg/m 2 .s 2 I P P: الضغط في النهائي التغير ) الصوتية الموجات لضغط التربيعي الجذر متوسط 2 2 I P P I α = - هى سماعها الأنسان يستطيع شدة أقصى 2 W/m 1 وتردد ؛ Hz 1000 ؛ وضغط 29 N/m 2 2 I Z - هى سماعها الأنسان يستطيع شدة أقل 10 - W/m 2 وتردد ؛ 20 Hz ؛ وضغط 2 10 - N/m
- إلى تصل التي المنخفضة الشدة ذات سماع البشرية الأذن تستطيع 1x
- W/m 2 التي الأصوات وسماع ا إل ل 2 ًا ة ا ل ل ذلك ال ا ا
- المرتفعة والأصوات الشدة المنخفضة الأصوت بين ً جدا ً جدا واسع مدى هو الأذن سماع حساسية مدى أن لاحظ إلى ا شدته ل تص 1W/m 2 ًا جد ة مزعج وتكون ل مشاآ تسبب ولكن تسمع ذلك عن تزيد التي والاصوات درجة ترليون إلى المدى هذا اتساع يصل والتي الشدة ( 12 ) شدة لقياس لوغرتمي تدريج استخدم السبب ولهذا وحدة من ً بدلا الصوت W/m 2 البيل تسمى الوحدة وهذه Bel بيل م جراها م العال إلى نسبة Graham Bell م م على مقسومة البيل وحدة وتستخدم الهاتف، مخترع ١٠ الديسيبل بوحدة لتعرف decbel أن حيث 10 dB = 1 bel 10 dB = 1 bel
- الشدة I للضغط المقابلة P الصوت أرتفاع أما الحرارة بتغير تتغير L (Loudness) على فقط تعتمد الضغط لذلك فأنة من المناسب وصف الضغط الناشئ عن الموجات الصوتية بواسطة مستوى الضغط L الناتج وى بو و ي وج ن ئ و ب ن L ج ضغطين عن P & P o ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ 2 log . 20 log o o P P L Bel L dB P P ⎛ ⎞ ⎛⎞⇒⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
The Intensity level of the sound from a jet plane at a distance of 30m is 140dB is the intensity level at 300m?The Intensity I at 30 m is found as follow I = 10 2 W/m 2 At 300m, 10 times as far away, the intensity will be (1/10) 2 = 1/100 or 1W/m 2 . Hence the intensity level isHence the intensity level is 2 1 / 10 log 120 W m L dB ⎛ ⎞ = = ⎜ ⎟ 12 2 10 log 120 10 / L dB W m − = = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠
Example Calculate the displacement of air molecules for a sound having a frequency of p g q y 1000Hz at the threshold of hearing. Solution At threshold of hearing I=1x - W/m 2 . The amplitude is given by أ لأ أ الهواء آثافة أن حيث 1/m 3 إلى تصل الهواء جزيئات في جدا صغيرة لإزاحة الأذن حساسية أن ذلك من ونستنتج ١٠ انجسترم .
- شدتة مستوى صوتا يصدر ميكانيكي جهاز 70 dB بوحدة الشدة أوجد ، W/m 2 ؟
الأذن
عمل
آيفية
الوسطى الأذن للجمجمة العلوية تجاويف احد في الوسطى الأذن تقع . الخارجية الأذن بين ما وتقع خاوية غرفة وهي ) بينهما يفصل غشاء الطبل ( والأذن الداخلية ) يفصل يينهما النافذة البيضاوية والدائرية ( هذه الغرفة تقع العظيمات الثلاث وف الطبل غشاء ( الداخلية والأذن ) والدائرية البيضاوية النافذة يينهما يفصل .( الثلاث العظيمات تقع الغرفة هذه وفي المعروفة ) والرآاب والسندان المطرقة .( الإنسان جسم في العظيمات أصغر وهي . غشاء بين الثلاث العظيمات تصل الطبل المهتز ) جراء دفع الموجات الصوتية له ( والقوقعة في الأذن الداخلية وبهذا الاهتزاز تهتز العظيمات الثلاث المهتز الطبل ) له الصوتية الموجات دفع جراء ( الداخلية الأذن في والقوقعة . الثلاث العظيمات تهتز الاهتزاز وبهذا مكيانيكية موجات إلى الصوتية الموجات فتحول آذلك، . الضغط ولمعادلة الطبل وغشاء العظيمات هذه حرآة ولتسهيل الذي تتعرض له الأذن الوسطى مع الضغط الخارجي ولمنع تجمع السوائل في داخل الغرفة آذلك، خلق اﷲ تعالى لذلك ى ق ر ل ي و ل ج ع ع و رجي ع ى و ن رض ي الخارج من ٍ عال لضغط تتعرض الوسطى فالأذن أستاآيوس بقناة يسمى بالبلعوم متصلا عضليا أنبوبا ) العالية آالأصوات المزعجة و ( التثاؤب أو العطس أو ع البل أثناء الرأس داخل ي ف لضغط إلى وتتعرض . مهمة قناة الأستاآيوس قناة فإن لذا ( ع ي الوسطى الأذن وظيفة تيسير في آبير دور لها لما جدا . عضلات يحرك والذي السابع العصب الوسطى الأذن خلال ويمر اللسان في الذوق حاسة نبضات نقل في دور وله الوجه ) الأمامي اللسان ثلثي ( الدماغ في التذوق مرآز إلى .
الداخلية الأذن : حيويتين عمليتين عن المسئولة فهي : 1 - السمعي بالنظام والمرتبطة السمع عملية (Auditory system) السمعي والعصب القوقعة بها ويقوم . 2 - التيهي الدهليز بجهاز يعرف بما مرتبطة هي و الاتزان عملية (Vestibular labyrinth) الهلالية القنوات وتتكفل ة َ ال ذ المَهمة بهذه .
- المواد
مع
الصوتية
الموجات
تفاعل
:
تعتمد فأنها لذلك مصدرها وسط جزئيات أهتزاز نتيجة تنشأ ميكانيكية موجات هي الصوتية الموجات الوسط وطبيعية الفيزيائية ص الخوا ى عل و و بي ي يزي ي و ص ى - جزء تفقد وأيضا والتشتت والأنكسار الأنعكاس حيث من الضوئية الموجات سلوك الموجات هذه تسلك من طاقتها ويعتمد آل ذلك على الخواص الطبيعية للوسائط التي ينتقل خلالها الصوتالصوت خلالها ينتقل التي للوسائط الطبيعية الخواص على ذلك آل ويعتمد طاقتها من . ط و ٢ ) عضو بالج ( Z ط و ١ ) الهواء ( Z 1 2 Z - Z A ط وس ٢ ) بالجسم عضو ( Z 2 T ) مرور ( ط وس ١ ) الهواء ( Z 1 أنعكاس (R ) 1 2 1 2 o ZZA
- 2 Z T الأنضغاطية السعة (A o ) الأنضغاطية السعة (A) 1 2 2 o Z Z2ZA T
- Z 2 >> Z 1 ، R >>T ليس فهذا للضغط بالسنبة ولكن تماما تنعكس الصوتية الشدة أن ي أ
- اذا آانت Z 2 =Z 1 يقال أن آلا الوسطين متناسقين صوتيا Impedance Matching 2 1 ي صحيحا،
- اذا آانت Z 2 =Z 1 يقال أن آلا الوسطين متناسقين صوتيا Impedance Matching
‐ بزاوية الصوتية الموجات سقطت اذا θ 1 تنكسر فأنها الوسط على ) سرعة أختلاف نتيجة أتجاهها تغير الأول بالوسط سرعتها عن الثاني الوسط في أنتشارها ( أنكسار براوية θ 2 sin V θ 1 2 1 2 sin sin V V = θ θ - الضوئية العدسات مثل مثلها الصوتية الموجات لترآيز صوتية عدسات عمل يمكن لذلك ا كاك ة أ ا ا طاق ا فق فأ ط أ ة ا ا ال ا ‐ جزيئات كاك أحت ة نتيج اتدريج اطاقته تفقد افأنه حيوي نسيج أو ط بوس ة اصوتي الموجات تمر اعندم الأنضغاطية السعة تغير ذلك عن وينتج البعض ببعضها الوسط (A o ) شدتها وآذلك الصوتية للموجات (I) x o
e
A
A
μ −
=
حيث : x بالوسط العمق تمثل μ محددة قيمة عند للوسط الخطي الأمتصاص معامل ووحدتها الساقطة الصوتية الموجات لتردد cm ‐ 1 .
بيوفيزياء السمع وتطبيقات الصوت في الطب
Course: Mathematical Physics (PH605)
University: جامعة طرابلس
- Discover more from:
![2012 04488 Sep2021-1-292[147-243]](https://d20ohkaloyme4g.cloudfront.net/img/document_thumbnails/5ec2ae128f757c2e3d4fb4cc4f8d12bb/thumb_300_424.png)
