Name: measuring auditory thresholds with staircase testing
Uploaded: 2023-04-30T06:47:35.000Z
Duration: 6 min 48 s
Channel: JoVE

K12 Standards

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New York State Science Learning Standards

High School

Physical Science

HS. Waves and Electromagnetic Radiation

HS-PS4-5.

the-staircase-procedure-for-finding-a-perceptual-threshold

The Staircase Procedure for Finding a Perceptual Threshold

1. les stimuli et équipement
<ol>
	<li>Cette expérience nécessite un ordinateur avec le logiciel expérimental de base ainsi qu’un jeu d’écouteurs et une salle d’examen relativement calme (insonorisation n’est pas nécessaire).</li>
	<li>Les stimuli dans l’expérience sera tons avec fréquence de 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 5kHz et 6 kHz. L’oreille humaine est le meilleur dans cette gamme de fréquences.</li>
	<li>Au cours de l’expérience, le volume des tonalités variera adaptative de l’ordre de 1 à 40 dB, comme sera claire dans le contexte du plan expérimental, afin de mesurer le volume minimal perceptible dans chacune des six fréquences.</li>
</ol>
2. conception
<ol>
	<li>L’expérience consistera à six blocs, un pour chacun des six fréquences. C’est parce que les seuils de l’humains ne sont pas les mêmes pour toutes les fréquences. En d’autres termes, le seuil sera mesuré indépendamment pour chacun des six fréquences. La conception suivante produira donc six programmes de tests.</li>
	<li>Programme de l’expérience à présenter une fréquence donnée au cours de chaque essai.<ol>
		<li>Dans chaque essai, tâche du participant sera au rapport si oui ou non elle a entendu le ton présenté. Utilisez la touche « Y » pour indiquer les réponses « Oui » et la touche de « n » pour n’indiquer les réponses « ».</li>
		<li>L’expérience commencera toujours par un très faible volume tonalité-que le participant ne doit pas percevoir. Programme de la première tonalité d’avoir un volume de 2 dB a joué pendant 200 ms.</li>
		<li>Chaque fois qu’une réponse « Oui » est produite, le volume à l’essai suivant sera abaissé par une seule étape, et chaque fois qu’une réponse « Non » est produite, il passera par une seule étape. Il est donc possible de visualiser la conception expérimentale comme un organigramme, tel qu’illustré à la Figure 1. Tons se jouera toujours pour une durée de 200 ms chacune.</li>
		<li>Comprend 30 essais dans l’expérience.</li>
		<li>Pour garder le participant engagé visuellement, affichent les mots « oui ou non ? » sur l’écran après que chaque tonalité est jouée.</li>
		<li>Générer des six programmes expérimentaux comme ça, un pour chacun des six fréquences entre 1 et 6 kHz.</li>
		<li>Veillez à ce que le programme génère le volume de la tonalité présenté sur chaque essai et la réponse du participant fourni.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig1.jpg"> 
Figure 1. Un organigramme pour la conception d’une expérience en utilisant la procédure escalier auditif. Le premier procès toujours implique une tonalité jouée à un volume inaudible de 2 dB. Le participant doit ne pas détecter que le ton, donnera une réponse « Non », et le volume dans le prochain procès vont être augmenté de 1 dB (à-3 dB). Toutes les épreuves (y compris et) suivant le deuxième produit avec la même directive : si une réponse « Oui » est fournie par le participant, on réduit le volume dans le prochain procès de 1 dB. Et si une réponse « Non » est fournie, le volume dans le prochain procès est augmenté de 1 dB. Une expérience comprendra 30 essais par fréquence.
3. mode opératoire
<ol>
	<li>Notez qu’on peut facilement tester lui-même.</li>
	<li>Avant que le participant met le casque, expliquer les instructions comme suit :<ol>
		<li>« Cette expérience est conçue pour mesurer votre seuil d’audition, le son plus doux ou plus calme, vous pouvez percevoir. Dans chaque essai, l’ordinateur va jouer un son dans le casque, et tout ce que vous devez faire est touche le « Y » si vous avez entendu le ton, ou sur la touche « n » Si vous n’avez pas. C’est OK d’appuyer sur la touche « n ». Certains des tons seront très doux, et nous n’attendons pas vous toujours de les entendre. Il vous suffit de répondre honnêtement et de faire de votre mieux. L’expérience comprend six blocs avec 30 essais chacun. Tous les six blocs devraient prendre seulement environ 10 minutes, y compris les pauses entre les deux. »</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Lorsque le participant est prêt, lancez le programme premier, celui de la tonalité de 1 kHz.</li>
	<li>Vous pouvez quitter la salle alors que le participant remplit le programme. Fermer la porte si possible pour minimiser les bruits extérieurs.</li>
	<li>Après que la première expérience est terminée, demander au participant si elle a des questions. Faites-lui faire une pause pendant 1-2 min, enlever les écouteurs pendant cette période.</li>
	<li>Maintenant, exécutez le programme pour les tons de 2 kHz.</li>
	<li>Et puis répétez 3,4-3,6 jusqu'à ce que tous les six tonalités ont été testées.</li>
</ol>
4. analyse des résultats
<ol>
	<li>Pour analyser les résultats, créer une table distincte pour chacun des six expériences.</li>
	<li>La table est la sortie brute du programme expérimental. Il devrait inclure le nombre de procès et le volume de la tonalité a présenté la réponse du participant fourni. Figure 2 illustre ce que ressemblera une partie du tableau pour les 10 premiers essais avec une tonalité de 1 kHz.</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig2.jpg"> 
Figure 2. Un échantillon d’une table qui comprend les extrants nécessaires à une expérience auditive escalier. Notez que les données déclarées sont pour un seul sujet (étiqueté sujet #1) et pour une seule fréquence (1000 Hz). Le tableau comprend trois colonnes : le nombre de procès, le volume de la tonalité présenté sur cet essai (en dB) et la réponse donnée par le participant.
<ol start="3">
	<li>Assurez-vous que votre programme a fonctionné correctement-c'est-à-direque les réponses « Oui » a conduit à une diminution du volume, et que pas de réponses produites augmente de volume.</li>
	<li>Maintenant, faire un graphique : l’axe des abscisses devrait être le nombre de procès et de l’axe des ordonnées devraient planifier le volume de la tonalité présentée sur ce procès. La figure 3 montre un exemple.</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig3.jpg"> 
Figure 3. Exemple de résultats d’un seul participant, ainsi qu’avec un seul signal. Le graphique trace le volume de la tonalité a joué, en dB, en fonction du nombre du procès pour chacun des 30 essais. Le motif principal est que le participant ne peut pas entendre une tonalité dans les quelques premiers essais, produisant une série de « Non » réponses et provoquant une augmentation du volume jusqu'à atteindre le seuil d’audition. À ce moment-là, le participant se déplace en arrière entre le « Non » et « Oui » réponses qui permet au chercheur de déterminer l’endroit où les sons premier deviennent détectables.
<ol start="5">
	<li>Générer un graphique comme ça pour chaque tonalité.</li>
	<li>Les volumes joué maintenant moyen ensemble durant les dix dernières épreuves de l’expérience pour chaque tonalité. La valeur obtenue est appelée le « seuil de volume ».</li>
	<li>La figure 4 est un exemple du seuil de volume en fonction de la hauteur.</li>
</ol>

Parmi les principales applications de la procédure d’escalier auditif est d’évaluer la déficience auditive. Au-delà de vieillissement normal, une déficience auditive peut être causée par des lésions de l’oreille interne, des lésions cérébrales et les maladies. Déficience auditive affecte souvent, à des fréquences particulières, plus que d’autres. La méthode de l’escalier peut être utilisée pour déterminer si une personne possède particulièrement mauvaise audience dans une étroite bande passante, qui suggère une déficienc...

la méthode de l'escalier pour trouver un seuil de perception

Source : Laboratoire de Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University
Psychophysique est le nom d’un ensemble de méthodes en psychologie perceptuelle conçu pour concernent l’intensité réelle de stimuli à l’intensité de leur perception. Un aspect important de la psychophysique consiste à mesurer le seuils de perception : Comment lumineux une lumière doit-il être pour une personne d’être en mesure de le détecter ? Combien peu de la pression appliquée sur la peau est détectable ? Comment doux peut un son être et toujours être entendu ? Autrement dit, quels sont les plus infimes quantités de stimulation qui peuvent détecter les humains ? La procédure de l’escalier est une technique efficace pour identifier le seuil de perception de la personne.

Cette vidéo fera la démonstration des méthodes standard pour l’application de la procédure de l’escalier afin d’identifier le seuil d’audition de la personne, autrement dit, le volume minimal nécessaire pour un ton d’être perçu.

L’objectif de la procédure de l’escalier est d’amener le participant à un volume au cours de laquelle ils peuvent à peine entendre une tonalité. Ceci est réalisé en provoquant une série de « Non » réponses dans les quelques premiers essais. Une fois une réponse « Oui » est produite, l’objectif est de garder le volume a joué près de celle qui a suscité le premier « Oui ». Cela se fait en diminuant le volume chaque fois qu’une réponse « Oui » est donnée. Ceci produit un modèle dans lequel le volume augmente progressivement...

La méthode de l'escalier pour trouver un seuil de perception

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
Psychophysics is the name for a set of methods in perceptual psychology designed in ...

Une branche de la psychologie perceptuelle, la psychophysique, s’intéresse à la relation entre le réel d’un stimulus et son intensité perçue. Tout comme les niveaux réels, les niveaux perceptifs peuvent être mesurés : à quel point une lumière doit être brillante pour qu’elle soit observée, ou à quel point un son peut être doux pour qu’il soit entendu. Par exemple, quelqu’un qui attend que le dîner soit servi peut ne pas entendre qu’il est prêt s’il est au pied des escaliers ; ils doivent monter quelques marches avant d’entendre quoi que ce soit, et peut-être même quelques autres pour interpréter les sons. Ce réglage dynamique est le concept qui sous-tend la procédure de l’escalier, où l’intensité minimale constatée peut être déterminée de manière fiable en augmentant ou en diminuant la quantité de stimulation. Cette vidéo montre comment concevoir et mettre en œuvre la procédure de l’escalier, en particulier pour mesurer les seuils auditifs, c’est-à-dire le volume minimal nécessaire pour qu’un ton soit perçu. Dans cette expérience, les sons sont présentés par des écouteurs à six fréquences ou hauteurs différentes : 1-6 kHz, toutes dans la gamme auditive humaine. Étant donné que nos seuils ne sont pas les mêmes sur toutes les fréquences, six blocs sont utilisés pour tester chacun d’eux indépendamment. Dans chaque bloc, la fréquence est brièvement présentée pendant 200 ms à des volumes allant de 2 à 40 dB. La première tonalité est jouée au volume le plus bas de 2 dB, un niveau que le participant ne doit pas percevoir. Si c’est le cas, le volume de l’essai suivant est augmenté d’un pas, 1 dB. En revanche, s’il est perceptible, le volume est diminué d’une unité. Cette procédure est répétée pendant 30 essais, ce qui entraîne des changements de volume semblables à ceux d’un escalier. La variable dépendante est celle des participants ? qu’ils aient entendu le ton ou non. Ces informations sont ensuite combinées avec les données d’intensité volumique pour déterminer le seuil de volume perceptuel à chaque fréquence. Pour commencer l’expérience, saluez le participant dans le laboratoire et faites-le s’asseoir confortablement devant l’ordinateur. Expliquez les instructions de la tâche : Dans chaque essai, l’ordinateur jouera une tonalité dans le casque, après quoi vous serez invité à appuyer sur la touche 'Y' si vous avez entendu la tonalité ou sur 'N' si vous ne l’avez pas entendue. Permettez au participant de mettre les écouteurs, démarrez les essais associés à la tonalité de 1 kHz, puis quitter la pièce. Une fois le premier bloc de six fréquences terminé, retournez dans la salle et demandez au participant de retirer les écouteurs. Répondez à toutes les questions qu’ils pourraient avoir et donnez-leur une pause de 2 minutes. Lorsque le temps est écoulé, demandez au participant de remettre les écouteurs pour commencer les essais liés à la tonalité suivante. Répétez les étapes jusqu’à ce que les six tons aient été testés. Pour analyser les résultats, générez un tableau de données distinct pour chacune des tonalités testées, avec une colonne pour le numéro d’essai, le niveau de volume et les réponses du participant. Au cours des premiers essais, vérifiez qu’ils ont répondu par une série de non, indiquant que les tonalités étaient inaudibles au début, ce qui aurait dû inciter à une augmentation du volume jusqu’à ce que le seuil auditif soit atteint. Après vérification, représenter graphiquement le volume joué à chaque essai de chaque bloc, comme indiqué ici pour 1 kHz. Lorsque le seuil auditif a été atteint, remarquez que le participant s’est déplacé d’avant en arrière entre les réponses « Non » et « Oui », ce qui permet d’identifier les sons qui sont devenus détectables en premier. La tendance centrale de cette fourchette étroite est une mesure du seuil. Pour calculer le seuil de volume à chaque tonalité, faites la moyenne des 10 derniers essais de chaque bloc et tracez les résultats sous forme graphique. Observez comment cela avait tendance à augmenter à mesure que la fréquence augmentait ; En d’autres termes, les sons graves étaient plus faciles à entendre que les aigus, ce qui est dû aux propriétés vibratoires des filaments et des os de l’oreille. Maintenant que vous êtes familier avec cette méthode efficace pour trouver des seuils perceptuels, voyons comment elle est utilisée pour examiner le déclin sensoriel dans le vieillissement normal et avec l’exposition à des performances bruyantes. La procédure de l’escalier a été utilisée par les chercheurs pour examiner comment les seuils auditifs changent avec l’âge. En général, ils ont constaté que les seuils de volume augmentaient à mesure que les gens vieillissaient. C’est-à-dire que pour les personnes âgées de 60 ans, un son à haute fréquence devait être quatre fois plus fort que pour être audible par ceux de 20 ans. À l’aide de méthodes similaires, les chercheurs ont également comparé les seuils de volume des personnes ayant une audition normale à celles ayant des déficiences afin d’identifier la nature des déficits. Des fréquences spécifiques ont été affectées, comme à 4 et 5 kHz, tandis que d’autres étaient normales, ce qui suggère que la maladie ou les dommages en sont la cause, et non le vieillissement. De plus, l’approche peut être utilisée pour évaluer les conséquences de divers types d’expériences sur le système auditif. Par exemple, des études ont utilisé une approche par seuil pour évaluer les effets de l’écoute de musique heavy metal forte pendant un concert. Lorsque les chercheurs ont testé des personnes juste avant d’assister à un concert, et une demi-heure après, ils ont constaté que le heavy metal augmentait le seuil de volume des sons. Ainsi, la musique rock peut vous rendre malentendant ! Vous venez de regarder la vidéo de JoVE sur la procédure de l’escalier. Vous devez maintenant avoir une bonne compréhension de la conception d’une tâche de seuil perceptuel et de l’exécution de l’expérience, ainsi que de l’analyse et de l’évaluation des résultats. Merci d’avoir regardé !

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Psychology

Psychologie

Sensation and Perception

Sensation et perception

measuring auditory thresholds with staircase testing

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard.

The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s response. The method helps identify when a signal first becomes detectable.

This demonstration uses hearing as the example and measures auditory threshold. Auditory threshold is the minimum volume needed for a tone to be perceived. The standard staircase procedure shown here provides a clear way to test that threshold in perceptual psychology.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

measuring-auditory-thresholds-with-staircase-testing

color afterimages

Color Opponency and Afterimages

Color afterimages show how the brain uses opponent color signals to process vision. Human color vision can separate millions of hues, even though it depends on fairly simple hardware. A key part of that ability comes from an opponent system in the brain. In an opponent system, the presence of one kind of color signal is treated as evidence for the absence of another. The absence of one signal can also count as evidence for the other. For example, some brain cells respond when blue is present...

finding your blind spot and perceptual filling-in

finding-your-blind-spot-and-perceptual-filling-in

How the Brain Fills In the Blind Spot

The blind spot is a gap in vision created by the retina and optic nerve. The retina contains light-sensitive cells that detect light and send signals to the brain through the optic nerve, a bundle of neural fibers. In each retina, there is one area in the periphery where these outputs collect and the optic nerve exits. That spot has no photosensitivity, so light that lands there does not create a signal. This means humans have a blind spot, or a place in the visual field where incoming stimuli...

perspectives on sensation and perception

Sensory Illusions in Perception

Sensation and perception explain how the brain turns sensory signals into what we see, hear, feel, and taste. Sensation is the process of transducing signals from sensory organs, such as the eyes. Perception is how the brain interprets those messages. This field has a long history that reaches back to the 19th century. During that time, scientists made major progress in understanding the properties of light and how they connect to the visual system. Those findings helped shape modern ideas...

motion-induced blindness

Visual Awareness Through Motion Illusion

Visual awareness and motion-induced blindness show how the brain shapes what people see. In visual perception and sensation, what appears in the world is not a direct copy of physical reality. People may miss real objects, see things that are not there, or see them in a distorted way. Scientists use the word awareness to mean what people actually perceive. To study awareness, vision researchers often rely on illusions and misperceptions. These cases help reveal how the brain builds experience...

the rubber hand illusion

Body Mapping and the Rubber Hand Illusion

The Rubber Hand Illusion shows how the brain builds a map of the body in space. This body map helps people reach for objects, walk without hitting obstacles, and sit down without missing a chair. It depends on proprioception, which is the brain's sense of where the limbs are based on control and feedback signals. The brain does not rely on proprioception alone. It also uses vision, touch, and even sound to represent body parts in space. The classic illusion, first described by Botvinick and...

the ames room

How the Ames Room Warps Depth

The Ames Room is a visual illusion that changes how people judge depth and size. It is built to show how the brain uses assumptions to recover three-dimensional space from a two-dimensional image on the retina. The retina is the light-sensitive tissue inside the human eye. Light from objects in the world reflects onto the retina and creates patterns of stimulation. Objects that are side-by-side in the world usually create side-by-side stimulations on the retina. Distance is harder to recover,...

inattentional blindness

Visual Attention and Missed Objects

Visual attention helps determine which parts of the visual world the brain processes and how well it processes them. Because attention is limited, people cannot take in everything at once, even when an object is right in front of them. Researchers began showing this effect in the 1960s. Ulrich Neisser demonstrated that people can miss visible objects when their attention is distracted. Later, in the 1980s and 1990s, Arien Mack and Irvin Rock built on that work and developed a simple way to...

spatial cueing

Measuring Visual Attention with Cues

Visual attention is the limited ability to focus on some information while ignoring other stimuli in the environment. It is studied in many senses, including vision, hearing, touch, taste, and smell. Researchers most often examine it in vision because it is easy to test with controlled displays. A common method is the spatial cueing paradigm. In this task, a cue appears to guide attention toward one location, and researchers measure what happens when attention is focused there instead of...

the attentional blink

Measuring Visual Attention Lapses

Visual attention is needed to recognize a stimulus. Early in vision, objects are not seen as whole objects. They are processed as features such as lines, corners, texture changes, color, and light. Attention helps later processing combine those features into something the brain can identify. This makes attention a major topic in vision research. A key question is how people sustain attention over time. Sustained attention means keeping focus from moment to moment. It takes effort, especially...

crowding

Peripheral Vision and Letter Crowding

Peripheral vision and letter crowding are shown in this high school science video. The lesson connects how the eye samples light with why objects are harder to recognize at the edge of vision. Human vision depends on light-sensitive neurons in the back of the eye called the retina. These neurons are rods and cones, named for their shapes. They are not spread evenly across the retina. The center region, called the macula, has a dense pack of cones. Cones are especially concentrated in the...

the inverted-face effect

Face Recognition and Upside-Down Faces

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

the mcgurk effect

How Lip Reading Shapes Speech Perception

Speech perception depends on both hearing and vision. In many face-to-face conversations, the mouth gives strong visual clues about what a person is saying. Those clues can help the brain sort out speech sounds that are hard to hear clearly. This reliance on visual input is one reason spoken language is easier to understand when the speaker’s face is visible and close up. The mouth can sometimes provide better information than the sound alone. When the brain combines what it sees with what it...

just-noticeable differences

Measuring Size Changes with JND

Psychophysics studies how physical changes become neural signals and mental ideas about magnitude. A key idea in this field is the just-noticeable difference, or JND. A JND is the smallest change people can perceive. Size is a clear way to study JND. Small changes in a child’s height may go unnoticed from day to day. After a longer absence, such as a return from sleep-away camp or a visit after many weeks, those same small changes can seem obvious because they have added up. Researchers...

the staircase procedure for finding a perceptual threshold

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard. The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s...

object substitution masking

Visual Masking with Object Substitution

Visual masking describes cases where one image is presented, but an observer does not perceive it because a second image appears. In vision science, this kind of interference helps researchers study how the brain selects and stores visual information. Object substitution masking is a surprising form of visual masking. It became an important topic in vision research after it was discovered relatively recently, around 1997, by Enns and Di Lollo. The effect has been studied because it shows that...

sensation and perception

Cette collection se penche sur une variété de procédures pour étudier comment le cerveau traite notre monde sensoriel complexe et résout les problèmes en confrontant conscience et perception visuelle, tactile et auditive.

Learn how psychophysics uses the staircase procedure to measure perceptual thresholds, including the minimum volume needed to hear a tone.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing | JoVE K12

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

Jonathan Flombaum

Overview

Experimental Design

Running the Experiment

Representative Results

Applications

Summary

Travelling Waves

A wave is a disturbance that propagates from its source, repeating itself periodically, and is typically associated with simple harmonic motion. ...

Wave Parameters

The simplest mechanical waves are associated with simple harmonic motion and repeat themselves for several cycles. These simple harmonic waves can be ...

Equations of Wave Motion

Mathematically, the motion of a wave can be studied using a wavefunction. Consider a string oscillating up and down in simple harmonic motion, having a ...

Graphing the Wave Function

Consider the wave equation for a sinusoidal wave moving in the positive x-direction. The wave equation is a function of both position and time. From the ...

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Velocity and Acceleration of a Wave

A wave propagates through a medium with a constant speed, known as a wave velocity. It is different from the speed of the particles of the medium, which ...

Speed of a Transverse Wave

The speed of a wave depends on the characteristics of the medium. For example, in the case of a guitar, the strings vibrate to produce the sound. The ...

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problem-solving-tuning-of-a-guitar-string

Problem-Solving: Tuning of a Guitar String

In the case of stringed instruments like the guitar, the elastic property that determines the speed of the sound produced is its linear mass density or ...

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Kinetic and Potential Energy of a Wave

All forms of waves carry energy; this is directly visualized in nature. For instance, the waves of earthquakes are so intense that they can shake huge ...

Energy and Power of a Wave

The total energy associated with a wavelength is the sum of the potential energy and the kinetic energy. The average rate of energy transfer associated ...

Interference and Superposition of Waves

When two waves of the same nature occur in the same region simultaneously, they result in interference. Interference of waves implies that the net effect ...

Reflection of Waves

When a wave travels from one medium to another, it gets reflected at the boundary of the second medium. A common example of this is when a person yells at ...

Propagation of Waves

When a wave propagates from one medium to another, part of it may get reflected in the first medium, and part of it may get transmitted to the second ...

Standing Waves

Sometimes waves do not seem to move; rather, they just vibrate in place. Unmoving waves can be seen on the surface of a glass of milk kept in a ...

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Modes of Standing Waves - I

A close look at earthquakes provides evidence for the conditions appropriate for resonance, standing waves, and constructive and destructive interference. ...

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Modes of Standing Waves: II

The starting point for expressing the modes of standing waves is understanding the boundary conditions that the waves must follow. The boundary conditions ...

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Sound Waves

Sound waves can be thought of as fluctuations in the pressure of a medium through which they propagate. Since the pressure also makes the medium&#39;s ...

Sound as Pressure Waves

Sound waves, which are longitudinal waves, can be modeled as the displacement amplitude varying as a function of the spatial and temporal coordinates. As ...

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Perception of Sound Waves

The human ear is not equally sensitive to all frequencies in the audible range. It may perceive sound waves with the same pressure but different ...

Speed of Sound in Solids and Liquids

Most solids and liquids are incompressible&#8212;their densities remain constant throughout. In the presence of an external force, the molecules tend to ...

Speed of Sound in Gases

The speed of sound in a gaseous medium depends on various factors. Since gases constitute molecules that are free to move, they are highly compressible. ...

Shock Waves

While deriving the Doppler formula for the observed frequency of a sound wave, it is assumed that the speed of sound in the medium is greater than the ...

Echo

The human ear cannot distinguish between two sources of sound if they happen to reach within a specific time interval, typically 0.1 seconds apart. More ...

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Use mathematical representations to support a claim regarding relationships among the period, frequency, wavelength, and speed of waves traveling and transferring energy (amplitude, frequency) in various media.

HS-PS4-1.

Using GIS to Investigate Urban Forestry

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Urban forests broadly include urban parks, street trees, landscaped ...

Evaluate questions about the advantages of using a digital transmission and storage of information.

HS-PS4-2.

concept-of-resonance-and-its-characteristics

Concept of Resonance and its Characteristics

If a driven oscillator needs to resonate at a specific frequency, then very light damping is required. An example of light damping includes playing piano ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12772.jpg

Sound Waves: Resonance

Resonance is produced depending on the boundary conditions imposed on a wave. Resonance can be produced in a string under tension with symmetrical ...

Sound Waves: Interference

Sound waves can be modeled either as longitudinal waves, wherein the molecules of the medium oscillate around an equilibrium position, or as pressure ...

Interference: Path Lengths

Consider two sources of sound, that may or may not be in phase, emitting waves at a single frequency, and consider the frequencies to be the same.
Two ...

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The Wave Nature of Light

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms ...

The Electromagnetic Spectrum

The electromagnetic spectrum consists of all the types of electromagnetic radiation arranged according to their frequency and wavelength. Each of the ...

The Quantum-Mechanical Model of an Atom

Shortly after de Broglie published his ideas that the electron in a hydrogen atom could be better thought of as being a circular standing wave instead of ...

Quantum Numbers

It is said that the energy of an electron in an atom is quantized; that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy ...

Interference and Diffraction

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Interference and diffraction ...

Photoelectric Effect

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38;&#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Photoelectric effect ...

Reflection and Refraction

Source: Derek Wilson,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA
...

Evaluate the claims, evidence, and reasoning behind the idea that electromagnetic radiation can be described either by a wave model or a particle model (quantum theory), and that for some situations one model is more useful than the other.

HS-PS4-3.

Electric Charge in a Magnetic Field

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment duplicates J.J. Thomson's famous experiment at the end of ...

Electromagnetic Fields

Electric fields generated by static charges, often referred to as electrostatic fields, are characteristically different from electric fields created by ...

Electromagnetic Waves

James Clerk Maxwell formulated a single theory combining all the electric and magnetic effects scientists knew during that time, calling the phenomena his ...

Electromagnetic waves are categorized according to their wavelengths and frequencies, giving the electromagnetic spectrum. These waves are classified as ...

Plane Electromagnetic Waves I

The existence of combined electric and magnetic fields that propagate through space as electromagnetic (EM) waves is the most significant prediction of ...

Plane Electromagnetic Waves II

Consider a plane wavefront traveling in position x-direction with a constant speed. This wavefront can be utilized to obtain the relationship between ...

propagation-speed-of-electromagnetic-waves

Propagation Speed of Electromagnetic Waves

Electromagnetic waves are consistent with Ampere&#39;s law. Assuming there is no conduction current Ampere&#39;s law is given as:


Consider a plane ...

Electromagnetic Waves in Matter

Electromagnetic waves can travel in the vacuum as well as in matter. For example light, which is an electromagnetic wave, can travel through air, water, ...

Energy Carried By Electromagnetic Waves

Anyone who has used a microwave oven knows there is energy in electromagnetic waves. Sometimes, this energy is obvious, such as in the summer sun&#39;s ...

Intensity Of Electromagnetic Waves

The energy transport per unit area per unit time, or the Poynting vector, gives the energy flux of an electromagnetic wave at any specific time. For a ...

Momentum And Radiation Pressure

An object absorbing an electromagnetic wave would experience a force in the direction of propagation of the wave. This force occurs because ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging

Source: Frederick W. Damen and Craig J. Goergen, Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana
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