Lyd
Slik oppstår lyd
Lufta består av gassmolekyler. Svingningene fra en lydkilde gir vekselvis over- og undertrykk i gassmolekylene rundt lydkilden. Dette forplanter seg gjennom lufta og setter til slutt trommehinna i de samme bevegelsene som lydkilden hadde. Det er ikke luftmolekylene som flytter seg, men bølgebevegelsen.
Desibel
Styrken på lydtrykket (og dermed lydstyrken) defineres i dB SPL (desiBel Sound Pressure Level). Øret kan oppfatte et lydtrykk på trommehinna tilsvarende en vekt på 0,16 milliontedels gram. Det tilsvarer det trykkfallet du opplever når du strekker deg på tå (lufta blir tynnere i høyden...). Det laveste lydtrykk et øre kan oppfatte kalles høreterskelen, mens lydtrykket ved smerteterskelen er en million ganger sterkere enn lyden ved høreterskelen. Både høreterskel og smertegrense er individuelle og situasjonsbetingede fenomener. Når vi måler hørsel, bruker vi dB HL (desiBel Hearing Level). Les mer om hørselsmåling her.
Noen desibelnivåer
Normal høreterskel 0 dB HL
Knitring fra tørt løv 10-20 dB HL
Vanlig samtale 1 meter 60 dB HL
Sterkt trafikkert gate 80 dB HL
Pressbor, 10 meters avstand 100 dB HL
Smertegrense 120 dB HL
Frekvens
Frekvensen måles i Hertz (Hz). Et visst antall Hertz er et tilsvarende antall svingninger i løpet av et sekund. Kammertonen, A, er 440 Hz. Lydkilden svinger da 440 ganger i løpet av et sekund.
Lydens hastighet
Lydbølgene beveger seg i lufta med cirka 340 meter per sekund eller 1217 km. i timen. Dette varierer litt avhengig av temperatur, trykk og fuktighet i lufta.
Frekvensområdet
Det menneskelige øret kan registrere svingninger med frekvens fra 20 Hz (fjern torden) til i underkant av 20 000 Hz. Pianoet dekker frekvensområdet fra cirka 30 Hz til i overkant av 4000 Hz. (All informasjon over 4000 Hz kommer altså fra overtonene).
Frekvensforandringer
Det er en grense for hvor små frekvensforandringer vi kan oppfatte. Hørselen er mest følsom i frekvensområdet 500- 4000 Hz, som omtrent er omfanget for talestemmen. Ved en frekvens på 1000 Hz er vi i stand til å oppfatte en frekvensendring ned til 3 Hz. Ved lavere og høyere frekvenser må frekvensforandringene være større for at de skal oppfattes.
Dopplereffekten
Når vi beveger oss mot en lydkilde som står i ro, vil vi møte flere lydbølger enn om vi står stille. Vi vil derfor høre lyden med en høyere frekvens enn når vi står stille. Beveger vi oss fra lydkilden, vil tonen oppfattes lavere. Det er denne effekten som får oss til å oppfatte at lyden forandrer seg når en lydkilde kjører forbi oss, for eksempel en politibil med sirene. (Christian Andreas Doppler beskrev dette fenomenet første gang i 1842)
Hørsel
Øremusslingen
Det er ikke tilfeldig hvordan den synlige delen av øret ser ut. "Hvis dine ører henger ned kan du ta dem og vifte med" heter det i sangen. Mange dyr kan bevege ørene og bruker høresansen til å beskytte seg mot fare fra alle retninger. Med sin spesielle og individuelle form og mange folder, sørger øremuslingen for at så mye lyd som mulig reflekterer inn mot øregangen, som igjen leder inn til trommehinna. Øremuslingen er et mesterstykke i asymmetri, noe som fører til at lyd fra forskjellige retninger reflekteres på ulike måter. Dermed kan vi altså bestemme hvilken retning lyden kommer fra.
Videre inn i øret
Fra øremuslingen sendes lyden innover i øregangen, som er cirka 3 centimeter lang og svakt konisk. Øregangen er med på å forsterke lyden og i enden av øregangen sitter trommehinnen, som med sin ovale og svakt koniske form følger opp resten av ørets asymmetri.
Mellomøret
De svært svake bevegelsene i trommehinna blir forsterket i mellomøret ved at bevegelsene overføres videre via tre små bein: Hammeren, ambolten og stigbøylen. Stigbøylen er det aller minste beinet i kroppen. Det er bare 0,25 til 0,33 centimeter langt og veier 1,9 til 4,3 milligram. For å virke tilfredsstillende må mellomøret være fylt av luft, og det må til enhver tid være samme lufttrykk her som på utsiden av trommehinna. Dette oppnås via en kanal -øretrompeten- som går fra mellomøret og ned til munnhulen. Øretrompeten er vanligvis lukket, men den åpnes når vi gjesper, gaper eller svelger kraftig.
Stapediusmuskelen
Stapediusmuskelen er en liten "vaktmuskel" som sitter mellom stigbøylen og veggen i mellomøret. Den trekker seg sammen ved lydintensiteter på over 70-80 dB. Overføringen inn til det indre øret vil dermed kunne reduseres med 15-20 dB. Dette skjer for frekvenser opp til 1500 Hz. Samtidig vil muskler rundt trommehinna kunne strammes, slik at overføringen dempes også her. Det er denne muskelstrammingen som gir smerter når det plutselig kommer svært høy lyd. Musklene klarer imidlertid ikke å holde dette spennet så lenge, så om du ikke får fjernet deg fra- eller dempet lydkilden vil det være skadelig for hørselen din. Stapediusmuskelen blir dessuten mindre på vakt når vi drikker alkohol eller ruser oss. Rus og høy konsertlyd er altså en dårlig kombinasjon. Et annet poeng å merke seg, er at vi kan få hørselsskader ved å bli utsatt for overraskende høye lyder, fordi stapediusmuskelen ikke får tid til å trekke seg sammen.
Det indre øret
Hammeren, ambolten og stigbøylen sender lyden videre gjennom en ny hinne, som kalles "det ovale vindu", til sneglehuset som sitter i det indre øret. Strukturen i sneglehuset er fylt av væske. I sneglehuset blir lydbølgene forvandlet til nerveimpulser. Sneglehuset har altså fasong som et sneglehus og er til sammen 3,5 centimeter langt. Kanalen i sneglehuset er delt i to deler som begge er fylt med en lettflytende væske. På skilleveggen mellom de to kanalene (basillarmembranet) er det fordelt cirka 15 500 hårceller, disse kalles cilier.
Vi oppfatter lyden
Når lydbølgene kommer inn gjennom trommehinna, vil stigbøylens fotplate svinge raskt frem og tilbake mot det ovale vindu. Da oppstår det trykkbølger i væsken i sneglehuset. Disse trykkbølgene vil forandre formen på basillarmembranet, og dermed blir også ciliene bøyd. På denne måten sender de nerveimpulser til hørselsnerven, som med sine fibrer leder signalet opp til hjernens hørselbark. På forskjellige steder langs hørselsnerven slås informasjonene fra de to ørene sammen. Det går også nerver fra hjernen og ned mot det indre øret som er med å styre signalene fra ørene opp til hjernen.
I hjernen
Fra luftmolekylene setter seg i bevegelse et sted i nærheten av oss og til lyden er vel registrert i hjernen, går det ufattelig kort tid. Og nå er tiden kommet til at hjernen skal delta i å omforme lyden til følelser, tanker og opplevelser som kanskje igjen skaper lydlig respons hos oss selv. Både ørets og hjernens funksjoner i forhold til lyd fyller mange doktoravhandlinger. Og særlig når det gjelder hjernen, drives det mye spennende forskning.
Hentet fra en artikkel av Kari Holdhus, høgskolelektor i musikk. Noe redigert, gjengitt med tillatelse.