声波在耳内传播的阻抗差异

    2.4.1　声波在耳内传播的阻抗差异

    声波在从一种介质传播到另一种介质的过程中，通过两种介质的界面时，一部分声波从界面反射而回到第一种介质中，另一部分则通过界面进入第二种介质中，形成折射波，这个过程亦称透射。声波在界面被反射的程度取决于两种介质的声阻抗比值。两种介质的声阻抗相差越大，则反射程度越大；声阻抗相同的两种介质，反射程度最小。声波透过的量T可按式（2.1）计算。

    T＝4r/（r＋1）²　　　　　（2.1）

    式（2.1）中T为透过量，r为两种介质声阻抗的比值Z₁/Z₂，第一种介质的声阻抗为Z₁，第二种介质的声阻抗为Z₂。

    也可用计算反射量的公式，即式（2.2）计算。

    R＝（Z₁－Z₂）/（Z₁＋Z₂）　　　　　（2.2）

    式（2.2）中R为透过系数，Z₁为第一种介质的声阻抗，Z₂为第二种介质的声阻抗，Z₁＞Z₂。水的声阻抗远高于空气的声阻抗，空气与内耳淋巴液的声阻抗相差也很大，人外耳道空气的声阻抗Z₂为430瑞利（92dyn·s/cm⁵）；耳蜗的声阻抗Z₁为1.48×10⁶瑞利（3.5×10⁵dyn·s/cm⁵）。根据以上两个公式，r＝3804.3，T＝0.001，或R＝0.999419，则透入到淋巴液中的声能量约为0.1%，而99.9%被反射。因此，声能的损失为10lg（10.999419），约为32.5dB。要避免这一损失，必须在外耳和内耳间完成阻抗匹配，而这一功能正是以鼓膜和听骨链为声波变压增益装置来完成的。