Prawo Webera-Fechnera - empiryczne prawo fizjologii określające skalę reakcji ludzkich zmysłów (wzroku, słuchu) na bodźce fizykalne. Zgodnie z nim zmysły reagują na zmianę bodźca o określony procent jego aktualnego poziomu (np. wzrok reaguje na wzrost natężenia oświetlenia o 1%). Rezultatem prawa Webera-Fechnera są logarytmiczne skale służące charakterystyce tych zjawisk fizykalnych, których opis pierwotnie oparty był na subiektywnym odczuciu ich wielkości (bel, fotometryczna skala wielkości gwiazdowych). Prawo podał ogólnie E.H. Weber, zmatematyzował je G.T. Fechner.

Wartość reakcji układu biologicznego jest proporcjonalna do logarytmu bodźca.

Prawo to można wyrazić wzorem

gdzie:

w - reakcja układu biologicznego (wrażenie zmysłowe),

B - natężenie danego bodźca,

B₀ - wartość początkowa natężenia danego bodźca,

ln - logarytm naturalny.

Przy konstruowaniu skali wrażeń zmysłowych (np. dotyczących dźwięku lub światła), za wartość początkową przyjmuje się zwykle tzw. wartość progową, czyli umowną najniższą wartość bodźca rejestrowanego przez ludzkie zmysły. Umowność tej wartości wynika z różnic w percepcji u różnych ludzi. Tak więc ocena głośności dźwięku zależy od logarytmu ciśnienia akustycznego na membranie bębenka, zaś ocena jasności światła zależy od logarytmu strumienia światła mierzonego na powierzchni oka. Właśnie z powodu stosowalności prawa Webera-Fechnera w pomiarze głośności dźwięków stosuje się jednostki ilorazowe jak bel i jego podwielokrotności.

Inną konsekwencją prawa Webera-Fechnera jest fakt, że aby uzyskać liniową skalę, np. w pokrętle głośności radia (dwa razy dalsza pozycja daje dwa razy głośniejszy dźwięk), należy stosować potencjometr logarytmiczny.

25.6 Fala akustyczna.

Fala akustyczna polega na rozchodzeniu się zaburzeń gęstości ośrodka. Źródłem dźwięków słyszalnych są wszystkie ciała drgające, które mają dostateczną energię, aby wywołać w naszym uchu najsłabsze wrażenia słuchowe.

• Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości;

• Głośność dźwięku zależy od natężenia;

• Barwa odróżnia dźwięki w zależności od pochodzenia;

Dźwięki ze względu na częstotliwość dzielimy na :

infradźwięki	f<16 Hz	nie odbieramy
dźwięki słyszalne	f∈(16 Hz,20 kHz)	odbieramy
ultradźwięki	f>20 kHz	odbieramy jako ból

Dźwięki ze względu na widmo dzielimy na :

• dźwięki, które możemy odróżnić (np.mowa)

• szumy (np.chałas)

Ton - dźwięk o jednej częstotliwości

Ucho ludzkie najlepiej wyłapuje dźwięki o częstotliwości równej 1000 Hz. Natężenie progowe (próg słyszalności dla częstotliwości = 1000 Hz) :
     .

Krzywa słyszalności ucha ludzkiego :



Oznaczenia:
I₀ - natężenie progowe;
f - częstotliwość.


25.7 Poziom słyszalności.

Poziom słyszalności :     


Oznaczenia
I₀ - natężenie progowe (zob.pkt.25.6);
I - natężenie;
Λ - poziom słyszalności.


25.8 Zjawisko Dopplera.

Jest to proces polegający na zmianie częstotliwości odbieranego dźwięku, gdy obserwator lub źródło znajdują się w ruchu.

• Gdy źródło zbliża się do obserwatora :

• Gdy źródło oddala się od obserwatora :

Oznaczenia
V - prędkość dźwięku;
U - prędkość obserwatora;
V₁ - prędkość źródła dźwięku;
f - częstotliwość źródła;
f’ - częstotliwość odbierana.

25.18 Fala stojąca.

Jest to szczególny przypadek interferencji fal (zob.pkt.25.17.1). Powstaje w wyniku nałożenia się na siebie fali biegnącej z falą odbitą.





Powstają węzły (wygaszenie fali) i strzałki (wzmocnienie fali). Węzły, tak jak strzałki, znajdują się w odległości  od siebie.Fala stojąca nie przenosi fali, można ją traktować jako rezonans skończonej liczby punktów drgających.

Oznaczenia:
λ - długość fali.


25.19 Częstotliwość fali stojącej na strunie.

Częstotliwość :
,  

Oznaczenia:
f - częstotliwość;
V - prędkość fali;
l - długość struny;
n - ilość wzmocnień (zob.pkt.25.18) (ilość mocowań struny minus 1).


25.20 Rura Kundta.

Jest to rura szklana zamknięta na obu końcach. Wewnątrz jest sproszkowany korek. Drewniany ruchomy pręt pozwala dopasować słup powietrza.



Rura Kundta służy do wyznaczania prędkości fal w różnych materiałach :


Oznaczenia:
V_M - prędkość fali w metalu;
V_P - prędkość fali w powietrzu;
l - długość słupa powietrza;
L - długość prętu od pkt. zaczepienia do korka.