5. 2 موج و طول موج

محرکهای بصری و شنوایی هر دو به صورت امواج اتفاق می افتد. اگرچه این دو محرک از نظر ترکیب بسیار متفاوت هستند ، اما اشکال موج از ویژگی های مشابهی برخوردار هستند که به ویژه برای درک بصری و شنوایی ما بسیار مهم هستند. شکل های موج در انواع مختلف ما را در همه زمان ها احاطه کرده است ، اما ما فقط گیرنده هایی داریم که به انواع خاصی از طول موج حساس هستند. در این بخش ، خصوصیات بدنی امواج و همچنین تجربیات ادراکی مرتبط با آنها را شرح می دهیم.

دامنه و طول موج

دو ویژگی فیزیکی یک موج دامنه و طول موج است (شکل زیر). دامنه یک موج ارتفاع موج است که از بالاترین نقطه روی موج (اوج یا تاج) به پایین ترین نقطه روی موج (از طریق) اندازه گیری می شود. طول موج به طول موج از یک قله به حالت دیگر اشاره دارد.

دامنه یا ارتفاع یک موج از قله تا فرورفتگی اندازه گیری می شود. طول موج از قله تا اوج اندازه گیری می شود.

طول موج مستقیماً با فرکانس یک فرم موج معین مرتبط است. فرکانس به تعداد امواج اشاره دارد که در یک دوره زمانی معین یک نقطه معین را منتقل می کنند و اغلب از نظر هرتز (هرتز) یا چرخه در ثانیه بیان می شود. طول موج های طولانی تر فرکانس های کمتری دارند و طول موج های کوتاه تر فرکانس های بالاتری دارند (شکل زیر).

این شکل امواج طول موج/فرکانس های مختلف را نشان می دهد. در بالای شکل ، موج قرمز دارای فرکانس طول موج/کوتاه است. با حرکت از بالا به پایین ، طول موج کاهش می یابد و فرکانس ها افزایش می یابد.

امواج سبک

طیف مرئی بخشی از طیف الکترومغناطیسی بزرگتر است که ما می توانیم ببینیم. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، طیف الکترومغناطیسی شامل تمام تابش الکترومغناطیسی است که در محیط ما رخ می دهد و شامل پرتوهای گاما، اشعه ایکس، نور فرابنفش، نور مرئی، نور مادون قرمز، امواج مایکروویو و امواج رادیویی است. این امواج همیشه در اطراف ما وجود دارند، اما برای برخی از شکل های موج، ما نیاز به استفاده از ابزارهای پیچیده داریم تا بتوانیم این اطلاعات را به امواج نور مرئی که می توانیم ببینیم، تبدیل کنیم. طیف مرئی در انسان با طول موج هایی از 380 تا 740 نانومتر مرتبط است - فاصله بسیار کمی، زیرا یک نانومتر (nm) یک میلیاردم متر است. گونه های دیگر می توانند بخش های دیگری از طیف الکترومغناطیسی را تشخیص دهند. به عنوان مثال، زنبورهای عسل می توانند نور را در محدوده فرابنفش ببینند (واکاکووا، استونگا، و آریکاوا، 2007)، و برخی از مارها می توانند تشعشعات مادون قرمز را علاوه بر نشانه های نور بصری سنتی تشخیص دهند (چن، دنگ، براوث، دینگ و تانگ، 2012). هارتلاین، کاس و لوپ، 1978).

نوری که برای انسان قابل مشاهده است تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد.

در انسان ، طول موج نور با ادراک رنگ همراه است (شکل بالا). در طیف قابل مشاهده ، تجربه ما از قرمز با طول موج طولانی تر همراه است ، سبزیجات واسطه ای هستند و بلوز و بنفشه در طول موج کوتاه تر هستند.(یک راه آسان برای یادآوری این موضوع Mnemonic Roygbiv است: r ed ، o محدوده ، y ellow ، g reen ، b lue ، i ndigo ، v iolet.) دامنه امواج نوری با تجربه ما از روشنایی یا شدت رنگ همراه است، با دامنه های بزرگتر روشن تر. حیواناتی که قادر به دیدن نور مرئی هستند ، دامنه های مختلفی از درک رنگ دارند. انسان ها دارای سه نوع گیرنده رنگی (مخروط) هستند که منجر به یک سازمان تریکروماتیک رنگ می شود ، در حالی که بیشتر پرندگان دارای چهار نوع مخروط مختلف هستند که منجر به یک تجربه تتراکروماتیک از جمله خاکستری ، آبی ، سبز و قرمز می شوند. سگهایی که معمولاً به رنگ سیاه و سفید می بینند در واقع رنگ را مشاهده می کنند ، اما درک آنها محدود به ترتیب باریک تر رنگ ها از جمله سیاه ، زرد ، خاکستری و آبی است. انسان و حیوانات رنگ را از طریق یک مدل پردازش حریف از بینایی رنگ درک می کنند که در آن مقدار کمی از گیرنده های رنگ اولیه سیگنال های خود را با هم مخلوط می کنند تا درک انواع رنگ های دیگر را ایجاد کنند (هیرینگ ، 1924). روشهای رفتاری طراحی شده است که برای درک بهتر چند رنگ مختلف حیوانات قادر به تفکیک بین (چند رنگ مختلف درک می شوند) در مقایسه با چند نوع گیرنده های مختلف که دارند (به گرگ ، جیمیسون ، ویلکی و رادینسکی ، 1924 مراجعه کنید.، به عنوان مثال از تمایز رنگ بین سگ ها ، گربه ها و راکون ها). در جایی که به نظر می رسد دید انسان بر روی یک مدل فرآیند حریف کار می کند ، برخی از حیوانات با انواع متنوع تر گیرنده های رنگی نشان داده شده است که بر روی روشهای مختلف ادراک رنگ کار می کنند. از قضا میگو مانتیس ، حیواناتی که می توانست گسترده ترین و دقیق ترین درک رنگ را با 12 گیرنده رنگی مختلف داشته باشد ، ممکن است در چنین چیدمان واضح و واضح ای که قبلاً تصور می شد ، نبیند. تحقیقات اخیر نشان داده است که اگرچه میگو Mantis دارای 12 نوع گیرنده رنگی مختلف (تاکنون شناخته شده ترین در پادشاهی حیوانات) است ، اما به نظر می رسد سیستم بصری میس مانتیس بر روی یک مدل پردازش چشم انداز رنگ کاملاً متفاوت و قبلاً ناشناخته کار می کندبر اساس سیگنالینگ زمانی همراه با اسکن حرکات چشم ، نوعی تشخیص رنگ را بر خلاف تبعیض رنگ مانند سایر حیوانات و انسان ها فراهم می کند (thoen ، چگونه ،

Chiou & Marshall ، 2014).

طول موج های مختلف نور با درک ما از رنگ های مختلف همراه است.(اعتبار: اصلاح کار توسط یوهانس اهلمن)

ویژگی های نور~سه ویژگی اصلی امواج نوری وجود دارد که به ما امکان می دهد تفاوت های بین آنچه را که ما به عنوان رنگ تجربه می کنیم تعریف کنیم. اولین عامل ، رنگ همان چیزی است که ما معمولاً هنگام مراجعه به رنگ در مورد آن صحبت می کنیم (پیراهن قرمز رنگ قرمز دارد). رنگ اساساً نام خاصی برای طول موج خاص است که توسط جسم منعکس می شود. بنفش کوتاهترین طول موج قابل مشاهده را در طیف قابل مشاهده دارد (

400 نانومتر) و قرمز طولانی ترین (700 نانومتر) را دارد. روشنایی به شدت رنگ اشاره دارد و به دامنه یا فاصله بین نقطه میانی و اوج موج بستگی دارد. هرچه دامنه شکل موج بیشتر باشد ، رنگ شدیدتر و روشن تر خواهد بود. سرانجام ، اشباع به خلوص رنگ که با یکنواختی طول موج تعیین می شود. اشباع بالاتر هنگامی ثبت می شود که بسیاری از طول موج دارای اندازه و شکل یکسان هستند. بیشتر رنگهایی که ما تجربه می کنیم به معنای خالص نیستند ، طول موج های زیادی وجود دارد که وارد چشم می شوند و شکل های مختلف شکل و شکل های مختلف دارند. با توجه به تفاوت بین رنگ رنگ ، دامنه موج و اشباع ، متوسط انسان قادر به درک حدود 2. 3 میلیون رنگ مختلف است (Linhares ، Pinto & Nascimento ، 2008).

شبکیه

پس از عبور نور از قرنیه ، مردمک و لنز ، امواج سبک از طریق ژله مانند مایع زجاجیه در چشم و زمین بر روی شبکیه حرکت می کنند ، مجموعه ای متراکم از نورونها که دیواره پشتی چشم را پوشانده اند. شبکیه در جایی است که میلیون ها نورون تخصصی به نام های گیرنده های نوری که امواج نوری را جذب می کنند و این اطلاعات را به سیگنال های شیمیایی و الکتریکی تبدیل می کنند که در قشر بینایی اولیه لوب اکسیپیتال و هسته ژنتیکی جانبی تالاموس پردازش می شوند ، تبدیل می شوند. میله ها و مخروط ها دو نوع گیرنده عکس را که در شبکیه وجود دارد نشان می دهد که نام آنها را از شکل مشخصه خود می گیرند. میله ها نسبت به (آتش در پاسخ به) فوتون های منفرد بسیار حساس هستند (واحدهای نوری کوانتومی ، کوچکترین بسته نور ، Rieke & Baylor ، 1998). میله ها بینایی اسکاتوپی ایجاد می کنند که نور کمتری را رمزگذاری می کند و عمدتاً مسئول توانایی انسان برای بینایی در شب است. میله ها در شبکیه انسان در مقایسه با مخروط هایی با حدود 100 سلول میله در مقایسه با حدود هفت میلیون سلول مخروط بسیار شایع هستند (ویلیامسون و کامینز ، 1983). از طرف دیگر گیرنده های مخروطی به ما این امکان را می دهند تا تنوع واضح بازتاب های مختلف طول موج را از اشیاء تجربه کنیم که درک ما از رنگ ها را ایجاد می کند. توجه به این نکته حائز اهمیت است که رنگ خاصیت ذاتی شیء در جهان نیست و به روش آنها ایجاد می شود که گیرنده های ما به نحوه بازتاب نور از اشیاء پاسخ می دهند. از آنجا که یک ارگانیسم یک شیء را به عنوان آبی بودن درک می کند و دیگری همان شیء را تجربه می کند که خاکستری است ، به این معنی نیست که یک ارگانیسم درک اشتباه یا نادرست است ، فقط به این معنی است که آنها گیرنده هایی دارند که برای ارسال سیگنال های مختلف به مناطق پردازش رنگ مغز خود تنظیم شده اند. هنگام تجربه بازتاب نور از آن شی. رنگ تعبیری است که با مخلوط کردن فعال کننده گیرنده های خاص ما و سیگنالهایی که گیرنده ها به مناطق پردازش بالاتر مغز می فرستند ، ایجاد می شود. علاوه بر این که به ما اجازه می دهد رنگ را ببینیم ، مخروط ها نیز جزئیات ریز را پردازش می کنند و حدت بینایی را امکان پذیر می کنند.

شبکیه انسان یک ساختار جذاب است زیرا نور در واقع به ظاهر برعکس پردازش می شود ، با شروع اپیتلیوم رنگدانه که در مزارع گیرنده در لایه بیرونی شبکیه سازماندهی می شود و از طریق میله ها و مخروط ها به سمت جلوی چشم ادامه می یابد. میله ها و مخروط ها اطلاعات را به سلولهای دو قطبی منتقل می کنند که سیگنال ها را به سلولهای گانگلیونی واقع در شبکیه که به هم بسته می شوند منتقل می کنند و اطلاعات را به ساختارهای عمیق تر مغز از طریق عصب بینایی منتقل می کنند. منطقه ای که سلولهای گانگلیونی به هم می پیوندند تا عصب بینایی از شبکیه در دیسک نوری خارج شوند و این یک نقطه کور طبیعی را در هر چشم ایجاد می کند. با این حال ، نقطه کور ایجاد شده توسط خروج از عصب بینایی به دلیل جبران اطلاعات از پذیرش های اطراف Blindspot و همچنین اطلاعاتی که از چشم دیگر جبران می شود که به دلیل نور قادر به درک اطلاعات در نقطه کور دیگر است ، درک نمی شود. ضربه زدن به چشم جبران کننده در یک مکان متفاوت در شبکیه. این علاوه بر این در بخش زیر در مورد Vision بررسی خواهد شد.

امواج صوتی

مانند امواج نور ، خصوصیات بدنی امواج صوتی با جنبه های مختلف درک ما از صدا همراه است. امواج صداها توسط ارتعاشات ایجاد می شوند و می توان به عنوان موج دار در گازهایی که دائماً در اطراف ما قرار دارند تصور شود. به همین دلیل صداها در فضا یا خلاء کامل وجود ندارد. بدون هوا یا وجود گاز برای انتقال سیگنال ، صداها نمی توانند وجود داشته باشند. فرکانس یک موج صدا با درک ما از زمین صدا همراه است. امواج صوتی با فرکانس بالا به عنوان صداهای بلند درک می شوند ، در حالی که امواج صوتی با فرکانس پایین به عنوان صداهای کم حرکت درک می شوند. دامنه شنیدنی فرکانس های صدا بین 20 تا 20000 هرتز است و بیشترین حساسیت نسبت به فرکانس هایی که در وسط این محدوده قرار دارند.

همانطور که در مورد طیف قابل مشاهده وجود داشت ، گونه های دیگر تفاوت هایی را در محدوده شنیدنی آنها نشان می دهند. به عنوان مثال ، مرغها از 125 تا 2000 هرتز دامنه شنیدنی بسیار محدودی دارند. موش ها از 1000 تا 91000 هرتز قابل شنیدن هستند و دامنه شنیداری نهنگ بلگا از 1000 تا 123000 هرتز است. سگ ها و گربه های حیوان خانگی ما به ترتیب دارای محدوده شنیداری در حدود 70-45000 هرتز و 45-64000 هرتز هستند (Strain ، 2003).

بلندی صدای یک صدای مشخص از نزدیک با دامنه موج صدا همراه است. دامنه های بالاتر با صداهای بلندتر همراه است. بلندی از نظر دسی بل (DB) ، یک واحد لگاریتمی از شدت صدا اندازه گیری می شود. یک گفتگوی معمولی با 60 دسی بل ارتباط دارد. یک کنسرت راک ممکن است با سرعت 120 دسی بل بررسی شود (شکل زیر). زمزمه 5 فوت دورتر یا برگهای زنگ زدگی در انتهای پایین محدوده شنوایی ما قرار دارد. به نظر می رسد مانند تهویه هوا پنجره ، مکالمه عادی و حتی ترافیک سنگین یا جاروبرقی در محدوده قابل تحمل قرار دارد. با این حال ، احتمال آسیب شنوایی از حدود 80 دسی بل تا 130 دسی بل وجود دارد: این صداهای یک پردازنده مواد غذایی ، قدرت چمن زنی ، کامیون سنگین (25 فوت دورتر) ، قطار مترو (20 فوت دورتر) ، موسیقی راک زنده و یک استجکامرآستانه درد در حدود 130 دسی بل است ، یک هواپیمای جت که در حال پیاده شدن یا شلیک گردان در فاصله نزدیک است (دانکل ، 1982).

این شکل صدای بلندی صداهای رایج را نشان می دهد.(اعتبار "هواپیماها": اصلاح کار توسط Max Pfandl ؛ اعتبار "Crowd": اصلاح کار توسط کریستین هولمر ؛ اعتبار "مخلوط کن": اصلاح کار توسط جو بردی ؛ "ماشین اعتبار": اصلاح کار توسط NRMA NEW CARS/فلیکر ؛ اعتبار "صحبت کردن": اصلاح کار توسط جوی ایتو ؛ اعتبار "برگ": اصلاح کار توسط Aurelijus valeiša)

اگرچه دامنه موج به طور کلی با بلندی همراه است ، اما در درک ما از بلندی در محدوده شنیدنی ، تعامل بین فرکانس و دامنه وجود دارد. به عنوان مثال ، یک موج صوتی 10 هرتز بدون توجه به دامنه موج غیرقابل شنیدن است. از طرف دیگر ، یک موج صوتی 1000 هرتز از نظر صدای بلند درک شده با افزایش دامنه موج به طرز چشمگیری متفاوت خواهد بود.

البته ، سازهای مختلف موسیقی می توانند در همان سطح بلندی ، همان نت موسیقی را پخش کنند ، اما هنوز هم کاملاً متفاوت به نظر می رسند. این به عنوان Timbre یک صدا شناخته می شود. Timbre به خلوص صدا اشاره دارد و تحت تأثیر تعامل پیچیده فرکانس ، دامنه و زمان امواج صدا قرار می گیرد.

خلاصه

هم نور و هم صدا را می توان از نظر اشکال موج با خصوصیات فیزیکی مانند دامنه ، طول موج و تایمر توصیف کرد. طول موج و فرکانس به طور معکوس مرتبط هستند به طوری که امواج طولانی تر فرکانس های کمتری دارند و امواج کوتاه تر فرکانس های بالاتری دارند. در سیستم بصری ، طول موج موج نوری به طور کلی با رنگ همراه است و دامنه آن با روشنایی همراه است. در سیستم شنوایی ، فرکانس صدا با زمین همراه است و دامنه آن با بلندی همراه است.

منابع:

متن روانشناسی OpenStax توسط کاترین دومپر ، ویلیام جنکینز ، آرلن لاکومبه ، مریلین لاوت و ماریون پرلماتور مجوز تحت CC توسط V4. 0. https://openstax. org/details/books/psychology

تمرینات

سوالات را مرور کنید:

1. کدام یک از موارد زیر به درستی با الگوی درک ما از رنگ مطابقت دارد زیرا از طول موج کوتاه به طول موج های طولانی حرکت می کنیم؟

آ. قرمز تا نارنجی تا زرد

ب. زرد تا نارنجی تا قرمز

ج. زرد تا قرمز تا نارنجی

د. نارنجی تا زرد تا قرمز

2. طیف قابل مشاهده شامل نوری است که از حدود ________ متغیر است.

3. طیف الکترومغناطیسی شامل ________ است.

ج. نور مادون قرمز

د. همه موارد فوق

4- دامنه شنیدنی برای انسان ________ است.

ج. کمتر از 300 دسی بل

5- کیفیت صدایی که تحت تأثیر فرکانس ، دامنه و زمان بندی موج صدا قرار می گیرد به عنوان ________ شناخته می شود.

سوال تفکر انتقادی:

1. چرا فکر می کنید گونه های دیگر نسبت به محرک های بصری و شنوایی در مقایسه با انسانها دارای چنین حساسیت های مختلفی هستند؟

پاسخ: گونه های دیگر به بهترین وجه متناسب با سوله های زیست محیطی خاص خود تکامل یافته اند. به عنوان مثال ، زنبور عسل برای بقا به گیاهان گلدار متکی است. دیدن در نور ماوراء بنفش ممکن است هنگام یافتن گلها به ویژه مفید باشد. پس از یافتن گل ، پرتوهای ماوراء بنفش به مرکز گل که گرده و شهد در آن موجود است ، اشاره می کنند. استدلال های مشابهی برای تشخیص مادون قرمز در مارها و همچنین برای تفاوت در محدوده شنیدنی گونه های شرح داده شده در این بخش ایجاد می شود.

2. چرا فکر می کنید انسان ها به خصوص با فرکانس هایی که در قسمت میانی دامنه شنیدنی قرار می گیرند ، نسبت به صداها حساس هستند؟

پاسخ: یک بار دیگر ، می توان در اینجا یک استدلال تکاملی مطرح کرد. با توجه به اینکه صدای انسان در این محدوده میانی و اهمیت ارتباط بین انسان قرار می گیرد ، می توان استدلال کرد که داشتن یک دامنه شنیدنی که بر این نوع خاص از محرک متمرکز است ، کاملاً سازگار است.

سوال برنامه شخصی:

1. اگر با یک حیوان خانگی بزرگ شده اید ، مطمئناً متوجه شده اید که آنها اغلب به نظر می رسد چیزهایی را می شنوند که نمی شنوید. اکنون که این بخش را خوانده اید ، احتمالاً بینش در مورد دلیل این امر دارید. چگونه این را برای دوستی که هرگز فرصتی برای گذراندن کلاس مانند این نداشت ، توضیح می دهید؟

واژه نامه:

تمرینات

5- کیفیت صدایی که تحت تأثیر فرکانس ، دامنه و زمان بندی موج صدا قرار می گیرد به عنوان ________ شناخته می شود.

سوال تفکر انتقادی:

1. گونه های دیگر به بهترین وجه متناسب با سوله های زیست محیطی خاص خود تکامل یافته اند. به عنوان مثال ، زنبور عسل برای بقا به گیاهان گلدار متکی است. دیدن در نور ماوراء بنفش ممکن است هنگام یافتن گلها به ویژه مفید باشد. پس از یافتن گل ، پرتوهای ماوراء بنفش به مرکز گل که گرده و شهد در آن موجود است ، اشاره می کنند. استدلال های مشابهی برای تشخیص مادون قرمز در مارها و همچنین برای تفاوت در محدوده شنیدنی گونه های شرح داده شده در این بخش ایجاد می شود.

1. اگر با یک حیوان خانگی بزرگ شده اید ، مطمئناً متوجه شده اید که آنها اغلب به نظر می رسد چیزهایی را می شنوند که نمی شنوید. اکنون که این بخش را خوانده اید ، احتمالاً بینش در مورد دلیل این امر دارید. چگونه این را برای دوستی که هرگز فرصتی برای گذراندن کلاس مانند این نداشت ، توضیح می دهید؟

واژه نامه:

دامنه: ارتفاع یک موج

دسی بل (DB): واحد لگاریتمی شدت صدا

طیف الکترومغناطیسی: تمام تابش الکترومغناطیسی که در محیط ما رخ می دهد

فرکانس: تعداد امواج که در یک دوره زمانی معین از یک نقطه معین عبور می کنند

هرتز (هرتز): چرخه در ثانیه ؛میزان فرکانس

فرآیند حریف: درک رنگ از گروه خاصی از نورونها مشتق شده است که به رنگهای حریف پاسخ می دهند (قرمز سبز ، آبی-زرد)

قله: (همچنین ، تاج) بالاترین نقطه از یک موج

زمین: درک فرکانس صدا

Timbre: خلوص صدا

از طریق: پایین ترین نقطه از یک موج

طیف قابل مشاهده: بخشی از طیف الکترومغناطیسی که می توانیم ببینیم

طول موج: طول موج از یک قله به قله بعدی

مجوز