A Hét 1988/1 (33. évfolyam, 1-26. szám)
1988-02-12 / 7. szám
\ TUDOMÁNY TECHNIKA rahang) hangokat már nem hallja. Húsz hertzes hang esetében a hallásérzet az egy kilohertzes hanggal szemben csak tízezerszer nagyobb intenzitásnál (10-8 W . m-2) alakul ki, míg tizenhat kilohertzen már százszor nagyobb intenzitásnál (10~'° W . m-2)Viszont a legérzékenyebb sávban, négy-öt kilohertzen a 1 CT’4 W. m~2 hang is hallható, tehát itt a fül százszor érzékenyebb, mint 1 kHz-en. Az emberi fül sajátosságai közé hogy tetszés szerinti hangerőt nem tosan meghatározni. Ahhoz, hogy hangintenzitás között különbséget tenni, azok között meghatározott intenzitáskülönbségnek kell lennie. Tehát hallószervünk lépcsőzetes jellegben hall. Ezt a Fechner-Weber törvény fejezi ki, amely szerint a fül által érzékelhető hangintenzitásváltozás mindig akkor következik be, ha az előző és a következő hangintenzitás hányadosa egy meghatározott, állandó érték. Ebből következik, hogy a hallásérzet logaritmikus természetű. Az ún. hangintenzitás-görbék épp ezt a logaritmikus jelleget veszik számításba, amikor nem közvetlenül az egy négyzetméterre eső teljesítményben (W . m-2), sem hangnyomásban (N . m-2), hanem a hallásküszöbhöz mért érték tizes alapú logaritmusában adják meg a hangerőt, így alakul ki a sokat emlegetett decibellskála. Mivel közmegegyezés alapján a hallásküszöb 0 dB értékű, a többi hang ennél csak nagyobb lehet. Érdekes megjegyezni, hogy az elektroakusztikában, a hangerőt jelző műszereken fordított skálát használnak. Itt a legkisebb érték a —120 dB, mig a legnagyobb a 0 dB (még az amatőr magnetofonokon is így használják). A hangerőt növelve egyszerre arra leszünk figyelmesek, hogy a szó szoros értelmében a saját bőrünkön érezzük a hangot. További hangintenzitás növelés pedig fájdalomérzetet okoz. Mérésekből kiderül, hogy a tapintási küszöb — amikor az embert „mellbevágja” a hang, vagyis amikor már a puszta bőrfelülettel is érzékelhető a rezgés — százhúsz decibeli, mig a fájdalomküszöb százharminc-száznegyven decibeli körül van. A decibellskála megítélése körül jelentkezik a legnagyobb bizonytalanság. Sokszor leírták már, hogy a hatvan és nyolcvan decibeli között mindöszsze húsz decibeli különbség van, mintha csupán egyharmaddal nagyobb értékről lenne szó. Ez a legnagyobb tévedés: a decibellskála jellegéből adódóan a nyolcvan decibelles hang pontosan százszorosa a hatvan decibellesnek. Tehát az emberi fül meglehetősen érzéketlen a hang intenzitására: két hangot csak akkor tud megkülönböztetni, ha azok három decibellel különböznek egymástól. Ez viszont 33 %-os teljesítménykülönbséget jelent. Ezzel szemben a fül rendkívül érzékeny a hangszínre, a különféle rezgésű hangok keverékére. OZOGÁNY ERNŐ (A befejező rész következő számunkban) Bár az akusztika a legősibb tudományok közé tartozik, és mindennapi életünket is jelentős mértékben befolyásolják környezetünk legkülönfélébb hangjai, zörejei, nemcsak a nagyközönség körében, de az ismeretterjesztők között is meglehetős bizonytalanság uralkodik a leglényegesebb kérdések megítélésében is. Ennek minden bizonnyal egyik oka, hogy a hangtan rendkívül széles kérdéskört tárgyal, hiszen egyaránt foglalkozik a hangkeltés fizikai alapjaival, a rezgés különféle közegben való terjedésével, a hangérzékelés problémájával, idegimpulzusokká történő átalakításával és a hallás pszichológiájával. Ennek megfelelően az akusztika tudománya ma már egymástól elhatárolható szakterületekre oszlik, amelyek más-más oldalról és módszerekkel közelítik meg kutatásuk tárgyát, ami néha bizonyos nehézséget is okoz az adatok értékelésénél, különösen, ha az eltérő szakágakat képviselők együttműködésére kerül sor. A meglepetés erejével hatna, ha nem az ókori Görögországban kellene keresnünk az akusztika alapjait. Nemcsak azért, mert a görögök a fizika minden területén jelentősét alkottak, de mert az is közismert, hogy a tizenöt-húszezer nézőt befogadó szabadtéri körszínházaikban minden szót jól lehetett hallani, ami ékes bizonyítéka építőik akusztikai ismereteinek. Ki más lehetett volna az akusztika tudománnyá fejlesztője, mint az ókor legnagyobb tudósa, a szirakuzai Arkhimédész? Egyetemes zsenijére jellemző, hogy minden szakterületen maradandót alkotott, olyannyira, hogy csupán ezerkilencszáz évvel később Newton és Huygens tudta csak eredményeit túlszárnyalni. Mivel az akusztika ez idő tájt az építészet édestestvére volt, természetszerűleg kizárólag az építészeti akusztikára korlátozódott. Viszont egy-egy ókori színház, román, gótikus templom megtekintésénél érdemes megfigyelni azt a tökélyt, ahogy az építészeti megoldásokat összhangba tudták hozni a hangtani követelményekkel : az első látásra érdekes díszítőelemek valójában hangterelö, -szóró és viszszaverő felületek, amelyek arra szolgálnak, hogy a tér minden pontján megfelelően szórt (diffúz) legyen a hang. Számtalan példa mutatja, hogy az Arkhimédész munkásságára támaszkodó ókori és középkori építészeket napjainkban sokszor még megközelíteni sem tudják, amiről oly sok rossz akusztikájú terem tanúskodik. Még szerencse, hogy az elektronika ezekben az esetekben segíthet, a térakusztikai hiányosságokat hangosító és átalakító berendezésekkel jótékonyan el lehet fedni... Különösen az utóbbi száz évben indult robbanásszerű fejlődésnek a hangtan, ennek eredményeként ma már a tér- és építészeti akusztika mellett kialakult a fiziológiai és pszichoakusztika tudománya, majd századunk folyamán az elektroakusztika. Ezekből idővel kivált a zenei és zörejakusztika, majd a nagypaneles építkezések beindulása után a hanggátlás akusztikája. Ezeknek a kérdéseknek a fontosságát mi sem bizonyítja jobban, mint hogy az UNESCO keretén belül már évtizedek óta eredményes tevékenységet folytat a Nemzetközi Akusztikai Társaság (ICA — International Comission of Acoustic), amely összegzi az egyes részterületeken dolgozók eredményeit és javaslatokat is tesz a tagországok számára akusztikai előírások, szabványok bevezetésére. Ide tartozik például az emberi szervezet hangterhelésének a kérdése, a nyilvános helyiségekben megengedett hangerő problémája is, hiszen a zörej a környezetszennyezés különleges fajtája: egyéb hulladékokkal ellentétben a környezetben utólag nem mutatható ki, viszont az emberi szervezetre gyakorolt hatása annál inkább. Kisebb mértékű zajártalom ingerlékenységet, hosszabb idő után fáradékonyságot, alvás- és koncentrációzavarokat okoz, a nagyobb mértékű viszont halláskárosodáshoz, esetenként teljes süketséghez, fiziológiai és pszichikai elváltozásokhoz vezethet. Ahhoz, hogy a zajártalom értékelhetővé váljon, normalizálni kell annak értékeit. Az első bökkenő ugyanis abban van, hogy a fül nem egyformán érzékeny minden hangra, ennek megfelelően a hangforrás ereje nem minden esetben mérvadó, hiszen a zaj a rezgésszámtól függően különbözőképpen terheli meg szervezetünket. Azokon a rezgésszámokon, amelyekre a fül érzékeny, rezonancia lép fel. A középfül rezonáns frekvenciája 1 kHz, viszont a hallócsontok elrendezése miatt ez meglehetősen rugalmasan viselkedik a beérkező rezgéssel szemben, így itt a hangterhelés csillapitottan jelentkezik. Ezzel szemben a hallójáratban 4 kHz körül jelentkezik a rezonancia. Tekintve, hogy itt nincs csillapító közeg, az emberi fül erre a hangmagasságra a legérzékenyebb. Lényegesen kisebb érzékenység nyilvánul meg az alacsonyabb és a magasabb hangok iránt. A hallásérzet kialakulásában a hallásküszöbnek van elsőrendű jelentősége. Ez alatt azt a legkisebb hangintenzitást értik a szakemberek, amely már hangérzetet kelt. Mivel a hangérzet egyértelműen függ a rezgésszámtól. 1 kHz-es jelre, a belső fül rezonáns frekvenciájára normalizálták. Egészséges felnőtt ember 1 kHz-es hangot akkor hall meg, ha annak intenzitása legalább 2.10-5 N.m '2, ami 10—12 W.m~2-nek (egybilliomod watt négyzetméterenként) felel meg. Tehát egybilliomod watt négyzetméterenként már hallható. Ezt a szintet fogadták el nemzetközileg 0 dB-nek (nulla decibeli). Tekintve, hogy a fül a magasabb és az alacsonyabb hangokra érzéketlenebb, a hallásküszöböt egy frekvenciafüggő görbével lehet kifejezni. Érdemes ennek értékeit a két szélső hangrezgésre meghatározni. Köztudott, hogy az ember nagyjából a 20 Hz-töl a 16 kHZ-ig terjedő hangokat érzékeli. Az ennél alacsonyabb rezgésszámú (infrahang) és magasabb rezgésszámú (ult16
