当运动爱好者戴着骨传导耳机尽情奔跑,当听力障碍者借助骨传导设备清晰交流,这种无需塞入耳道的设备总会引发人们好奇:它是如何将声音传入我们耳朵的?

其实,骨传导的核心原理在于跳过空气介质,直接让骨骼成为声音的“传递者”。让我们一起探索这场关于振动传递的奥秘——

声音的本质:振动的连锁反应

要理解骨传导,先要了解声音的本源:声音是由物体振动产生的声波,通过介质(气体、液体或固体)传播,就像多米诺骨牌的连锁反应——振动源触发介质振动,能量以波的形式扩散。人耳能感知的声波频率范围在20至20000赫兹之间。而真空环境因缺乏介质,声音无法传播,这也是宇航员在太空需借助设备通讯的原因。

传统耳机:空气传声的“接力赛”

传统入耳式和头戴式耳机依赖空气传导,传声路径如同接力赛,每一步都离不开振动在空气中的传递。耳机的扬声器振动推动空气形成疏密交替的声波,声波穿过外耳道撞击鼓膜,鼓膜是耳朵里的“振动接收器”,它像一面紧绷的鼓皮,会随着声波同步振动,随后振动被传递给中耳的三块听小骨——锤骨、砧骨、镫骨,这三块骨头组成一个省力杠杆系统,能将鼓膜的轻微振动放大约20倍,再传入内耳的耳蜗。耳蜗里充满了淋巴液,听小骨的振动会引发淋巴液波动,带动耳蜗内的毛细胞(听觉感受器)发生弯曲。毛细胞将振动信号转化为神经电信号,传递到大脑,于是我们就听到了声音。

不过,这类耳机往往需要密封耳道,也因此带来了隔绝环境音、运动时闷热不适等问题。

骨传导耳机:固体传声的“直达车”

骨传导耳机则另辟蹊径,它的传声路径可形容为“振动传感器→颅骨→耳蜗”的直达模式。耳机内置的振动传感器(压电陶瓷或动圈单元)在通电后产生高频振动,声波通过接触面板传递至颧骨或颞骨,再经由骨骼快速扩散。振动会直接引发耳蜗内淋巴液波动,从而无需经过外耳和中耳,传输路径更短且效率更高——骨骼中声波传播速度超过3000米/秒,远高于空气中的340米/秒,能量损耗也更低。

骨传导技术不仅适用于鼓膜损伤或耳道堵塞人群,还能在嘈杂环境中以较低音量保障听觉效果,尤其适合运动场景。

事实上,早在贝多芬时代,失聪的他就通过咬住木棒抵钢琴的方式,借助颌骨传导振动来“听”音乐,这正是骨传导原理的早期应用。如今,这项技术已被广泛用于运动、军事、医疗等领域,让我们在享受声音的同时,见证着人类对振动力学的巧妙运用。

来源: 力学科普、山东省科协

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