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 刺激および装置
<ol>
	<li>この実験は、ヘッドフォンと比較的静かな実験室 (防音は必要ではありません) のセットと同様、基本的な実験的ソフトウェアを搭載したコンピューターが必要です。</li>
	<li>実験では刺激は 1 kHz、2 kHz、3 kHz、4 kHz、5 kHz と 6 kHz の周波数の音になります。人間の聴覚は、この周波数範囲内で最適です。</li>
	<li>実験の過程で、トーンのボリュームの変化となる適応 1 に 40 dB の範囲で各六つの周波数で最小限の知覚ボリュームを測定するために、実験的なデザインのコンテキストで明確になります。</li>
</ol>
2. デザイン
<ol>
	<li>実験 6 周波数のそれぞれの六つのブロックが含まれます。これ人間のしきい値はすべての頻度のための同じではないためにです。つまり、閾値測定されますない個別ごとに六つの周波数。次のデザインはこのように六つのテスト プログラムを生成します。</li>
	<li>それぞれ試用期間中に特定の周波数を表示するテストをプログラムします。<ol>
		<li>それぞれの試験参加者のタスクことでしょうレポート提示音を聞いたかどうか。「はい」応答を示す 'Y' キーと応答は 'No' を n ' キーを使用します。</li>
		<li>実験は参加者が認識しなければならない非常に低いボリュームのトーン-1 で常に始まります。プログラム最初のトーンを 200 ms のために遊んだ 2 dB のボリュームを持っています。</li>
		<li>次回の公判でボリュームが 1 つのステップで引き下げられる 'はい' 応答が生成されるたびに、'いいえ' 応答が生成されるたびに 1 つのステップによって増加されます。図 1に示すようにこうしてフロー チャートとして実験的なデザインを視覚化することが可能です。トーンは、200 ms の持続期間のために常に再生されます。</li>
		<li>実験では 30 の試験があります。</li>
		<li>各音を演奏後視覚的に従事している関係者を保つためには、表示画面に、単語 ' はいまたは No?'。</li>
		<li>1、6 kHz の間六つの周波数ごとに 1 つ、このような六つの実験的プログラムを生成します。</li>
		<li>プログラムの出力は各試験と応答指定参加者に提示音のボリュームを必ず。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig1.jpg"> 
図 1。聴覚階段のプロシージャを使用して実験の設計のためのフロー チャート。最初の試験には常に 2 dB の聞こえない音量で再生音が含まれます。参加者はそのトーンを検出する必要があります、ので 'いいえ' 応答が与えられると次の試行でボリューム (3 dB) に 1 dB 増加されます。すべての試験 (を含むと) 同じディレクティブに進める 2 番目: 次回の公判でボリュームは 1 dB 低減、参加者によって「はい」応答を指定すると、場合。Db の 1 次の試行で出来高が増加する場合は 'No' の応答を指定すると、.実験 30 試験頻度が含まれます。
3。 手順
<ol>
	<li>1 つは、彼または彼女自身に簡単にテストすることができます注意してください。</li>
	<li>参加者は、ヘッドフォンに置く、前に、とおり指示を説明します。<ol>
		<li>「この実験はあなた聴覚のしきい値、感知できる柔らかいまたは最も静かな音を測定するために設計されています。各試験でコンピューターがヘッドフォンから音を再生されそうでない場合、音を聞いた場合は、キーを押します 'Y' または 'n' キーは、すべてを行う必要があります。それは 'n' キーを押して大丈夫です。トーンのいくつかは非常に柔らかくなるし、我々 は常にそれらを聞くことを期待しないでください。ただ正直なところ、返信し、最善を尽くします。実験には、30 の試験で 6 ブロックが含まれています。すべての六つのブロックだけならない間に休憩を含め、約 10 分。」</li>
	</ol>
	</li>
	<li>参加者は準備ができて、最初のプログラムの 1 kHz のトーンの 1 つを起動します。</li>
	<li>参加者にはプログラムが完了するまで、部屋を出ることがあります。外部からのノイズを最小限に抑えるため可能であればドアをシャット ダウンします。</li>
	<li>実験が完了した後、最初、彼女は質問を持っているかを参加者に求めます。1-2 分、この時間の間にヘッドフォンの取り外しのための休憩を取らせてください。</li>
	<li>2 kHz トーンをプログラムを実行します。</li>
	<li>3.4 3.6 を繰り返してすべての六つのトーンをテストされています。</li>
</ol>
4. 分析結果
<ol>
	<li>結果の分析、各六つの実験の別のテーブルを作る。</li>
	<li>テーブルは、実験的なプログラムからの未加工出力です。それは、試行数、表示、音のボリューム、応答指定参加者を含める必要があります。図 2は、1 kHz のトーンで最初 10 の試験のため、テーブルの一部の外観を示しています。</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig2.jpg"> 
図 2。聴覚階段実験からの必要な出力が含まれているテーブルのサンプル。報告されたデータが 1 つのサブジェクト (件名 #1 という)、単一周波数 (1000 Hz) ことに注意してください。テーブルには 3 つの列が含まれています: 試行数、その錯誤 (dB) の参加者によって与えられた応答に表示されるトーンのボリューム。
<ol start="3">
	<li>あなたのプログラムが正常に動作することを確認する-すなわち、'はい' 応答量の減少につながったといいえレスポンス生成のボリュームが増加します。</li>
	<li>今すぐ、グラフを作る: 試験番号をする必要があります、x 軸と y 軸は、その試験について音のボリュームをプロットします。図 3は、例を示します。</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig3.jpg"> 
図 3.シングル トーンと単一の参加者からの結果のサンプルです。30 試験の各試験の数の関数として dB では、再生音のボリュームのグラフがプロットします。主なパターンは、'いいえ' 応答のシリーズを生産し、聴覚のしきい値に達するまでボリュームの増加を求める参加者は、任意の最初のいくつかの試験でのトーンを聞くことができないことです。その時点で、参加者は 'No' 間に前後移動し、位置を指定音最初識別するために研究者を許可する応答が検出可能になる 'はい'。
<ol start="5">
	<li>各トーンのこのようなグラフを生成します。</li>
	<li>各音の実験の最後の 10 の試験中に再生ボリューム今平均一緒に。得られる値は「ボリュームしきい値」と呼ばれる</li>
	<li>図 4 は、ピッチの関数としてボリュームのしきい値の例です。</li>
</ol>

聴覚階段のプロシージャの主な用途の一つは、聴覚障害を調べることです。正常な老化、を超えて聴覚障害は、内耳、脳損傷, や病気への損傷によって引き起こされることができます。難聴は多くの場合、他の人よりも特定の周波数に影響を与えます。ステアケース法は、誰かが通常より老化による聴覚障害を示唆する狭い周波数範囲内で特に難聴を所有しているかどうかを決定する使用できます。障害者健常者 60 年前と比較して 60 歳の公聴会の図 6のグラフの聴覚閾値。障害者個々 に 4 と 5 kHz の聴力損失が苦しんでいるは、これらの周波数で非常に高い聴覚閾値によって示される。そうでなければ、障害の個人は年齢一致するコントロールへ同様に実行します。
<img alt="Figure 6" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig6.jpg"> 
図 6。聴覚障害者個人 (60 歳) のためのボリュームのしきい値は、健常者の...

知覚の限界を見つけるため階段のプロシージャ

ソース: ジョナサン ・ Flombaum 講座-ジョンズ ・ ホプキンス大学
心理物理学は、知覚心理学の刺激の実際の強度をその知覚強度に関連するために設計されている一連のメソッドの名前です。心理物理学の 1 つの重要な側面を含む知覚閾値の測定: どのように明るい光がそれを検出することができる人のためする必要がありますが?どのように少し圧力が皮膚に適用、検出不可能ですか。音をどのソフトが、まだ聞いたことか。別の言い方をすれば、人間が感じることができる刺激の最小量は?階段手順は人の知覚的しきい値を識別するための効率的な方法です。

このビデオでは、人の聴覚閾値、音が知覚されるために必要な最小限のボリュームを識別するために階段のプロシージャを適用する標準的な方法を示します。

階段のプロシージャの目的は、彼らはちょうどやっとトーンを聞くことができるボリュームに参加者をもたらすことです。これは、一連の最初のいくつかの試験で「いいえ」応答をプロンプトによって達成されます。「はい」応答を生成すると、一度目標は 'はい' 最初の誘発に近い再生ボリュームを保つことです。これは 'はい' 応答が与えられるたびにボリュームを下げることによって。これは、ボリュームが最初のいくつかの試験で着実に上昇し、その後、高原、図 3 に見られるように、実験の終了までの狭い範囲で残りのパターンを生成します。この狭い範囲の中心的な傾向は、しきい値の尺度です。図 3 約 6 dB のしきい値に達したことは明らかです。ボリュームの平均を計算するしきい値を計算する一般的な方法は、実験の最後の 10 の試験中に再生。図 3 の場合に作品を平均 6.1 dB を。
周波数の異なる六つのトーンを得られた結果、視認性のしきい値は、(何がピッチを呼びますが) 周波数によって異なりますが 1 つ見ることができます。高い甲高い音が聞く音のものを下げるよりも困難です。これを視覚的に確認する 1 kHz のト...

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

知覚心理学の一分野である心理物理学は、刺激の実際の強度とその知覚強度を関連付けることに関係しています。実際のレベルと同様に、知覚レベルも測定できます:光が観察されるためには光がどれだけ明るくなければならないか、音が聞こえるには音がどれほど小さいかなど。たとえば、夕食が出されるのを待っている人は、階段のふもとにいても、夕食の準備ができていることを聞かないかもしれません。彼らは何かを聞く前に数歩登らなければならず、音を解釈するためにさらに数歩登るかもしれません。このダイナミックな調整は、階段の手順の背後にある概念であり、刺激の量をステップアップまたはステップダウンすることで、最小の注目強度を確実に決定できます。このビデオでは、階段の手順を設計し、実装する方法、特に聴覚の閾値 (トーンが知覚されるために必要な最小音量) を測定する方法を示します。この実験では、ヘッドフォンを通じて、人間の聴覚範囲内の6つの異なる周波数またはピッチ(すべて1〜6kHz)でトーンが提示されます。しきい値がすべての周波数で同じではないことを考えると、6つのブロックを使用して各周波数を個別にテストします。各ブロックでは、周波数が 2 dB から 40 dB の範囲のボリュームで 200 ミリ秒間簡単に表示されます。最初のトーンは、参加者が知覚すべきではないレベルの2dBの最低音量で再生されます。その場合、次の試行の音量は 1 dB ずつ増加します。一方、目立つ場合は音量を1つ減らします。この手順を30回繰り返し、階段のようなボリュームの変化をもたらします。従属変数は参加者ですか?彼らがトーンを聞いたかどうかの応答。次に、この情報をボリューム強度データと組み合わせて、各周波数での知覚ボリュームしきい値を決定します。実験を開始するには、ラボの参加者に挨拶し、コンピューターの前に快適に座ってもらいます。タスクの指示を説明する:各トライアルでは、コンピューターがヘッドフォンからトーンを再生し、その後、トーンが聞こえた場合は「Y」キーを押すか、聞こえなかった場合は「N」キーを押すように求められます。参加者にヘッドフォンを装着させ、1kHzトーンに関連するトライアルを開始します。 そして部屋を出ます。6つの周波数の最初のブロックが完了したら、部屋に戻り、参加者にヘッドホンを取り外すように依頼します。彼らが持っているかもしれない質問に答え、彼らに2分間の休憩を与えます。時間切れになったら、参加者にヘッドホンを再び装着してもらい、次のトーンに関連する試行を開始します。6つのトーンすべてがテストされるまで、手順を繰り返します。結果を分析するには、テストしたトーンごとに個別のデータテーブルを生成し、試行回数、音量レベル、および参加者の応答の列を作成します。最初の数回の試行では、最初はトーンが聞こえなかったことを示す一連の「いいえ」で応答したことを確認します。これにより、聴覚のしきい値に達するまで音量が増加するはずです。検証後、ここに示すように、各ブロックの各試行で再生されたボリュームを 1 kHz でグラフ化します。聴覚の閾値に達したとき、参加者が「いいえ」と「はい」の応答を行ったり来たりしたため、最初に検出可能になった音を特定できることに注意してください。この狭い範囲の中心的な傾向は、しきい値の尺度です。各トーンのボリュームしきい値を計算するには、各ブロックの最後の 10 回の試行を平均し、結果をグラフ化します。周波数が増加するにつれて、これがどのように増加する傾向があったかを観察してください。つまり、低音の音は高音の音よりも聞き取りやすかったのですが、これは耳のフィラメントや骨の振動特性によるものです。知覚の閾値を見つけるためのこの効率的な方法に慣れ親しんだところで、通常の老化と大音量のパフォーマンスへの曝露による感覚の低下を調べるためにどのように使用されるかを見てみましょう。階段法は、人間の加齢に伴って聴力の閾値がどのように変化するかを調べるために、研究者によって使用されてきました。一般的に、彼らは人々が年をとるにつれてボリュームのしきい値が増加することを発見しました。つまり、60歳の人にとっては、高周波音は20歳の人が聞こえる音の4倍の音量である必要がありました。同様の方法を使用して、研究者は正常な聴力を持つ人々と障害のある人々の音量閾値も比較し、障害の性質を特定しました。4kHzや5kHzなどの特定の周波数が影響を受けましたが、他の周波数は正常であり、老化ではなく病気や損傷が原因であることを示唆しています。さらに、このアプローチは、聴覚系に対するさまざまな種類の経験の結果を評価するために使用できます。たとえば、研究では、コンサート中に大音量のヘビーメタル音楽を聴いた場合の影響を評価するために、しきい値アプローチが使用されています。研究者がコンサートに参加する直前と30分後に人々をテストしたとき、ヘビーメタルが音の音量しきい値を増加させることを発見しました。したがって、ロックミュージックはあなたを難聴にする可能性があります!JoVEの階段手順のビデオをご覧になりました。これで、知覚閾値タスクを設計して実験を実行する方法と、結果を分析および評価する方法について十分に理解できたはずです。ご覧いただきありがとうございます!

Education

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Sensation and Perception

感覚と知覚

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

このコレクションでは、脳が複雑な感覚をどのように処理し、意識と視覚、触覚、聴覚にまつわる問題を解決するかを研究するための様々な手順を掘り下げて考察します。

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

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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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14729.jpg

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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14727.jpg

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 ...

an-introduction-to-the-zebrafish-danio-rerio

An Introduction to the Zebrafish: Danio rerio

Zebrafish (Danio rerio) are small freshwater fish that are used as model organisms for biomedical research. The many strengths of these fish include their ...

Evaluate the validity and reliability of claims in published materials of the effects that different frequencies of electromagnetic radiation have when absorbed by matter.

HS-PS4-4.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

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