人耳聽力

一般人耳聽力範圍極限約在20~20kHz附近。但在臨界值附近，只能非常勉強的聽到，更難以辨別其差異。

廣義來說，人類耳朵對於相同強度不同頻率之聲音，經耳朵、神經等聽覺結構，最後在大腦感覺到不同的「聲音大小」，也可以視為一種類似於「頻率響應」之現象。

實驗裝置

1. 訊號產生器、訊號線、轉接器、示波器，用來發聲並控制頻率。
2. 耳機、分貝計、耳朵，用來量測聲音強度大小。

實驗目的

量測人類耳朵對於強度相同但頻率不同的聲波，所感覺到的不同強度，並量測人耳聽力範圍的極限。

實驗演示

將訊號產生器、訊號線、耳機接好，打開電源。在相同輸出電壓下，調整訊號產生器輸出頻率，觀察耳機「頻率響應」現象。（即觀察耳機所發出聲音強度是否隨頻率而改變。）並量測人耳聽力之頻率上下限。

選定一頻率與聲音強度，調整Ch1至選定頻率與強度（以分貝計量測）。調整Ch2至1000Hz。將耳機戴上，調整Ch2電壓，至左右兩耳聽起來大小相同。記錄Ch2之電壓、聲音強度。

示範實驗

原理說明

響度、音調和音色

響度：人類耳朵所能感覺到聲波的強弱稱為「響度」。聲波的響度大小，通常與聲源振動的幅度有關，振動幅度越大，響度越大。分貝（dB），則是用來表示聲波的強弱的單位。

音調：聲波的頻率高低稱為「音調」。聲波的音調高低，通常與發生體振動快慢有關，物體振動頻率越大，音調就越高。

音色：「音色」又叫音品，它反映了聲波（聲音）的品質和特色。不同物體發出的聲音，其音色是不同的，因此我們才能分辨不同人講話的聲音、不同樂器演奏的聲音等。

超聲波、次聲波

有許多聲波是正常人的耳朵聽不到的。因為聲波的頻率範圍很寬，由10^-4Hz到10^12Hz，但是正常人類的耳朵只能聽到20Hz到20000Hz之間的聲音。通常把高於20000HZ的聲音稱為超聲波（超音波），低於20Hz的聲音稱為次聲波（超音波）。

人耳聽力範圍

一般人耳聽力範圍極限約在20~20kHz附近。但在臨界值附近，只能非常勉強的聽到，更難以辨別其差異。（同學們的聽力上限大約在10k~20kHz之間。）

廣義來說，人類耳朵對於相同強度不同頻率之聲音，經耳朵、神經等聽覺結構，最後在大腦感覺到不同的「聲音大小」，也可以視為一種類似於「頻率響應」之現象。

人對於聲音響度的感覺，受聲音強度的影響。聲音強度太大或太小，直些影響到是否能聽到，或是否造成耳朵損傷。因此，能引起聽覺的的聲音強度有一定範圍。

人耳對聲音的感受範圍相當廣，我們選擇人耳可以聽到的最弱聲音，作為比較兩個聲音強度的參考標準。人耳可聽最大聲音與最小聲音的強度比值約10¹²。

圖：頻率與響度關係圖(來源：大學物理-蔡樞等編)

思考問題

1. 左耳與右耳是否有差異，於本實驗中該如何處理此差異？
2. 噪音是否影響聽覺？「聽覺疲勞」又是什麼意思？
3. 調音師的專業在哪裡？
4. 人類如何用雙耳判斷聲源方向、距離、位置？
5. 水中是否聽得到聲音，水上芭蕾舞者能搭配音樂來演出嗎？

生活中的應用

參考資料

Fundamentals of Physics, Halliday

工作人員

魏銘良

鍾旻峰、鄭兆文、陳柏中

指導老師

傅昭銘教授