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. Stimoli e attrezzature
<ol><li>Questo esperimento richiederà un computer con software sperimentale di base, nonché un set di cuffie e una sala prove relativamente silenziosa (l'insonorizzazione non è necessaria).</li>
	<li>Gli stimoli nell'esperimento saranno toni di con frequenze di 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 5 kHz e 6 kHz. L'udito umano è il migliore all'interno di questa gamma di frequenze.</li>
	<li>Nel corso dell'esperimento, il volume dei toni sarà variato in modo adattivo nell'intervallo da 1 a 40 dB, come sarà chiaro nel contesto del disegno sperimentale, al fine di misurare il volume minimo percepibile a ciascuna delle sei frequenze.</li>
</ol>2. Progettazione
<ol><li>L'esperimento coinvolgerà sei blocchi, uno per ciascuna delle sei frequenze. Questo perché le soglie umane non sono le stesse per tutte le frequenze. In altre parole, la soglia sarà misurata in modo indipendente per ciascuna delle sei frequenze. Il seguente progetto produrrà quindi sei programmi di test.</li>
	<li>Programmare l'esperimento per presentare una data frequenza durante ogni prova.<ol>
<li>In ogni prova, il compito del partecipante sarà quello di riferire se ha sentito o meno il tono presentato. Utilizzare il tasto 'Y' per indicare le risposte 'Sì' e il tasto 'N' per indicare le risposte 'No'.</li>
		<li>L'esperimento inizierà sempre con un tono a volume molto basso che il partecipante non dovrebbe percepire. Programmare il primo tono per avere un volume di 2 dB riprodotto per 200 ms.</li>
		<li>Ogni volta che viene prodotta una risposta "Sì", il volume nella prova successiva verrà abbassato di un passaggio e ogni volta che viene prodotta una risposta "No", verrà aumentata di un passaggio. È quindi possibile visualizzare il progetto sperimentale come un diagramma di flusso, come mostrato in Figura 1. I toni saranno sempre suonati per una durata di 200 ms ciascuno.</li>
		<li>Includi 30 prove nell'esperimento.</li>
		<li>Per mantenere il partecipante visivamente coinvolto, visualizza le parole "Sì o No?" sullo schermo dopo aver riprodotto ogni tono.</li>
		<li>Genera sei programmi sperimentali come questo, uno per ciascuna delle sei frequenze tra 1 e 6 kHz.</li>
		<li>Assicurati che il programma emetta il volume del tono presentato in ogni prova e la risposta fornita dal partecipante.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig1.jpg"> Figura 1. Un diagramma di flusso per la progettazione di un esperimento utilizzando la procedura della scala uditiva. La prima prova prevede sempre un tono suonato ad un volume non udibile di 2 dB. Poiché il partecipante non dovrebbe rilevare quel tono, verrà data una risposta "No" e il volume nella prova successiva sarà aumentato di 1 dB (a 3 dB). Ogni prova (inclusa e) successiva alla seconda procede con la stessa direttiva: se una risposta "Sì" viene fornita dal partecipante, il volume nella prova successiva viene ridotto di 1 dB. E se viene fornita una risposta "No", il volume nella prova successiva viene aumentato di 1 dB. Un esperimento includerà 30 prove per frequenza.
3. Procedura
<ol><li>Si noti che si può facilmente testare se stessi.</li>
	<li>Prima che il partecipante metta le cuffie, spiega le istruzioni come segue:<ol>
<li>"Questo esperimento è progettato per misurare la tua soglia uditiva, il suono più morbido o silenzioso che puoi percepire. In ogni prova, il computer riprodurrà un tono attraverso le cuffie e tutto ciò che devi fare è premere il tasto "Y" se hai sentito il tono o il tasto "N" se non l'hai fatto. Va bene premere il tasto 'N'. Alcuni dei toni saranno molto morbidi e non ci aspettiamo che tu li senta sempre. Rispondi onestamente e fai del tuo meglio. L'esperimento comprende sei blocchi con 30 prove ciascuno. Tutti e sei i blocchi dovrebbero richiedere solo circa 10 minuti, comprese le pause intermedie".</li>
	</ol>
</li>
	<li>Quando il partecipante è pronto, avvia il primo programma, quello per il tono da 1 kHz.</li>
	<li>È possibile lasciare la stanza mentre il partecipante completa il programma. Chiudere la porta, se possibile, per ridurre al minimo il rumore esterno.</li>
	<li>Al termine del primo esperimento, chiedi al partecipante se ha domande. Lasciala fare una pausa per 1-2 minuti, rimuovendo le cuffie durante questo periodo.</li>
	<li>Ora esegui il programma per i toni a 2 kHz.</li>
	<li>E poi ripeti 3.4-3.6 fino a quando tutti e sei i toni sono stati testati.</li>
</ol>4. Analisi dei risultati
<ol><li>Per analizzare i risultati, crea una tabella separata per ciascuno dei sei esperimenti.</li>
	<li>La tabella è l'output grezzo del programma sperimentale. Dovrebbe includere il numero di prova, il volume del tono presentato e la risposta fornita dal partecipante. La Figura 2 mostra come sarà una parte della tabella per le prime 10 prove con un tono di 1 kHz.</li>
</ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig2.jpg"> Figura 2. Esempio di una tabella che include gli output richiesti da un esperimento di scala uditiva. Si noti che i dati riportati sono per un singolo soggetto (etichettato Soggetto #1) e per una singola frequenza (1000 Hz). La tabella comprende tre colonne: il numero dello studio, il volume del tono presentato in quello studio (in dB) e la risposta data dal partecipante.
<ol start="3"><li>Verificare che il programma abbia funzionato correttamente, ad esempio chelerisposte "Sì" hanno portato a una diminuzione del volume e che nessuna risposta ha prodotto aumenti di volume.</li>
	<li>Ora, fai un grafico: l'asse X dovrebbe essere il numero di prova e l'asse Y dovrebbe tracciare il volume del tono presentato in quella prova. La Figura 3 mostra un esempio.</li>
</ol><img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig3.jpg"> Figura 3. Risultati del campione da un singolo partecipante e con un singolo tono. Il grafico traccia il volume del tono riprodotto, in dB, in funzione del numero di prova per ciascuna delle 30 prove. Il modello principale è che il partecipante non può sentire alcun tono nelle prime prove, producendo una serie di risposte "No" e provocando aumenti di volume fino al raggiungimento della soglia uditiva. A quel punto, il partecipante si muove avanti e indietro tra le risposte "No" e "Sì" consentendo al ricercatore di identificare il luogo in cui i suoni diventano rilevabili per la prima volta.
<ol start="5"><li>Genera un grafico come questo per ogni tono.</li>
	<li>Ora media insieme i volumi suonati durante le ultime dieci prove dell'esperimento per ogni tono. Il valore ottenuto è chiamato "soglia di volume".</li>
	<li>La Figura 4 è un esempio della soglia di volume in funzione del passo.</li>
</ol>

Una delle applicazioni principali della procedura della scala uditiva è quella di valutare la compromissione dell'udito. Oltre al normale invecchiamento, i disturbi dell'udito possono essere causati da danni all'orecchio interno, danni cerebrali e malattie. Spesso, la compromissione dell'udito colpisce particolari frequenze più di altre. Il metodo della scala può essere utilizzato per determinare se qualcuno possiede un udito particolarmente povero all'interno di una gamma di frequenze ristretta, il che suggerirebbe prob...

il metodo della scalinata per trovare la soglia percettiva

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University
Psicofisica è il nome di un insieme di metodi in psicologia percettiva progettati per mettere in relazione l'effettiva intensità degli stimoli con la loro intensità percettiva. Un aspetto importante della psicofisica riguarda la misurazione delle soglie percettive: quanto deve essere luminosa una luce affinché una persona sia in grado di rilevarla? Quanta poca pressione applicata sulla pelle è rilevabile? Quanto può essere morbido un suono ed essere ancora ascoltato? In altre parole, quali sono le più piccole quantità di stimolazione che gli esseri umani possono percepire? La procedura della scala è una tecnica efficace per identificare la soglia percettiva di una persona.

Questo video dimostrerà i metodi standard per applicare la procedura della scala al fine di identificare la soglia uditiva di una persona, cioè il volume minimo necessario per percepire un tono.

Lo scopo della procedura della scala è quello di portare il partecipante a un volume al quale riesce a malapena a sentire un tono. Ciò si ottiene spingendo una serie di risposte "No" nei primi studi. Una volta prodotta una risposta "Sì", l'obiettivo è quello di mantenere il volume riprodotto vicino a quello che ha suscitato il primo "Sì". Questo viene fatto abbassando il volume ogni volta che viene data una risposta "Sì". Questo produce un modello in cui il volume aumenta costantemente nelle prime prove, e poi si stabili...

Il metodo della scalinata per trovare la soglia percettiva

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

Una branca della psicologia percettiva, la psicofisica, si occupa di mettere in relazione l'effettivo di uno stimolo con la sua intensità percepita. Proprio come i livelli effettivi, quelli percettivi possono essere misurati: quanto deve essere luminosa una luce per essere osservata o quanto può essere debole un suono per essere ascoltato. Ad esempio, qualcuno in attesa che la cena venga servita potrebbe non sentire che è pronta se si trova alla base delle scale; devono salire qualche gradino prima di sentire qualcosa, e forse anche qualche altro gradino per interpretare i suoni. Questa regolazione dinamica è il concetto alla base della procedura delle scale, in cui l'intensità minima percepita può essere determinata in modo affidabile aumentando o diminuendo la quantità di stimolazione. Questo video mostra come progettare e implementare la procedura della scala, in particolare per misurare le soglie uditive, il volume minimo necessario per la percezione di un tono. In questo esperimento, i toni vengono presentati attraverso le cuffie a sei diverse frequenze o altezze: 1,6 kHz, tutte all'interno della gamma uditiva umana. Dato che le nostre soglie non sono le stesse su tutte le frequenze, vengono utilizzati sei blocchi per testare ciascuna di esse in modo indipendente. In ogni blocco, la frequenza viene brevemente presentata per 200 ms a volumi compresi tra 2 e 40 dB. Il primo tono viene suonato al volume più basso di 2 dB, un livello che il partecipante non dovrebbe percepire. In tal caso, il volume nella prova successiva viene aumentato di un passo, 1 dB. D'altra parte, se è evidente, il volume viene diminuito di uno. Questa procedura viene ripetuta per 30 prove, con conseguenti cambiamenti di volume simili a scale. La variabile dipendente sono i partecipanti? che abbiano sentito il tono o meno. Queste informazioni vengono quindi combinate con i dati sull'intensità del volume per determinare la soglia del volume percettivo a ciascuna frequenza. Per iniziare l'esperimento, saluta il partecipante in laboratorio e fallo sedere comodamente davanti al computer. Spiega le istruzioni del compito: In ogni prova, il computer riprodurrà un tono attraverso le cuffie, dopodiché ti verrà chiesto di premere il tasto 'Y' se hai sentito il tono o 'N' se non l'hai sentito. Consenti al partecipante di indossare le cuffie, inizia le prove associate al tono a 1 kHz, e poi lasciare la stanza. Dopo che il primo blocco di sei frequenze è stato completato, torna nella stanza e chiedi al partecipante di rimuovere le cuffie. Rispondi a tutte le domande che potrebbero avere e concedi loro una pausa di 2 minuti. Quando il tempo è scaduto, chiedi al partecipante di rimettere le cuffie per iniziare le prove relative al tono successivo. Ripetere i passaggi fino a quando tutti e sei i toni non sono stati testati. Per analizzare i risultati, generare una tabella di dati separata per ciascuno dei toni testati, con una colonna per il numero di prova, il livello del volume e le risposte del partecipante. Durante le prime prove, verificare che abbiano risposto con una serie di no, indicando che i toni erano impercettibili all'inizio, il che avrebbe dovuto indurre un aumento del volume fino al raggiungimento della soglia uditiva. Dopo la verifica, rappresentare graficamente il volume riprodotto in ogni prova di ogni blocco, come mostrato qui per 1 kHz. Quando la soglia uditiva è stata raggiunta, si noti che il partecipante si è mosso avanti e indietro tra le risposte "No" e "Sì", il che consente l'identificazione di quali suoni sono diventati rilevabili per la prima volta. La tendenza centrale di questo intervallo ristretto è una misura della soglia. Per calcolare la soglia del volume ad ogni tono, fare la media delle ultime 10 prove di ogni blocco e rappresentare graficamente i risultati. Osservate come questo tendeva ad aumentare all'aumentare della frequenza; In altre parole, i toni bassi erano più facili da sentire rispetto a quelli acuti, il che è dovuto alle proprietà di vibrazione dei filamenti e delle ossa dell'orecchio. Ora che hai familiarità con questo metodo efficiente per trovare le soglie percettive, diamo un'occhiata a come viene utilizzato per esaminare il declino sensoriale nel normale invecchiamento e con l'esposizione a prestazioni rumorose. La procedura della scala è stata utilizzata dai ricercatori per esaminare come le soglie uditive cambiano con l'avanzare dell'età. In generale, hanno scoperto che le soglie di volume aumentavano con l'avanzare dell'età. Cioè, per le persone di 60 anni, un suono ad alta frequenza doveva essere quattro volte più forte di quanto sarebbe stato udibile da coloro che avevano 20 anni. Utilizzando metodi simili, i ricercatori hanno anche confrontato le soglie di volume delle persone con udito normale con quelle con disabilità per identificare la natura dei deficit. Erano interessate frequenze specifiche, come a 4 e 5 kHz, mentre altre erano normali, suggerendo che la malattia o il danno sono la causa, non l'invecchiamento. Inoltre, l'approccio può essere utilizzato per valutare le conseguenze di vari tipi di esperienze sul sistema uditivo. Ad esempio, gli studi hanno utilizzato un approccio di soglia per valutare gli effetti dell'ascolto di musica heavy metal ad alto volume durante un concerto. Quando i ricercatori hanno testato le persone poco prima di partecipare a un concerto e mezz'ora dopo, hanno scoperto che il metallo pesante aumentava la soglia del volume dei suoni. Pertanto, la musica rock può farti avere problemi di udito! Hai appena visto il video di JoVE sulla procedura delle scale. A questo punto si dovrebbe avere una buona comprensione di come progettare un'attività di soglia percettiva ed eseguire l'esperimento, nonché analizzare e valutare i risultati. Grazie per l'attenzione!

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Psychology

Psicologia

Sensation and Perception

Sensazione e Percezione

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

Questa collezione approfondisce diverse  procedure per studiare come il cervello elabora il nostro complesso mondo sensoriale e come risolve i problemi che affrontano la consapevolezza cosciente e la percezione visiva, tattile e uditiva.

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 ...

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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
In this video, high ...

an-introduction-to-drosophila-melanogaster

An Introduction to Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster, also known as the fruit fly, is a powerful model organism widely used in biological research that has made significant ...

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