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

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

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. Стимулы и оборудование
<ol>
	<li>Для этого эксперимента потребуется компьютер с базовым экспериментальным программным обеспечением, а также комплект наушников и относительно тихая испытательная комната (звукоизоляция не обязательна). </li>
	<li>Стимулами в эксперименте будут тоны с частотами 1 кГц, 2 кГц, 3 кГц, 4 кГц, 5 кГц и 6 кГц. Человеческий слух лучше всего проявляется в этом диапазоне частот. </li>
	<li>В ходе эксперимента громкость тонов будет адаптивно изменяться в диапазоне от 1 до 40 дБ, как будет ясно из контекста экспериментального плана, чтобы измерить минимальную воспринимаемую громкость на каждой из шести частот. </li>
</ol>
2. Дизайн
<ol>
	<li>Эксперимент будет включать в себя шесть блоков, по одному для каждой из шести частот. Это связано с тем, что человеческие пороги не одинаковы для всех частот. Другими словами, порог будет измеряться независимо для каждой из шести частот. Таким образом, следующая конструкция позволит создать шесть программ испытаний. </li>
	<li>Запрограммируйте эксперимент так, чтобы во время каждого испытания была представлена заданная частота.
	<ol>
		<li>В каждом испытании задача участницы будет заключаться в том, чтобы сообщить, слышала ли она произнесенный тон. Используйте клавишу «Y» для обозначения ответов «Да», а клавишу «N» для обозначения ответов «Нет». </li>
		<li>Эксперимент всегда начинается с очень низкого громкого тона, который участник не должен воспринимать. Запрограммируйте первый тон так, чтобы громкость 2 дБ воспроизводилась в течение 200 мс.</li>
		<li>Всякий раз, когда выдается ответ «Да», громкость в следующем испытании будет снижена на один шаг, а всякий раз, когда будет получен ответ «Нет», она будет увеличена на один шаг. Таким образом, можно визуализировать план эксперимента в виде блок-схемы, как показано на рисунке Рисунок 1. Гудки всегда будут воспроизводиться в течение 200 мс каждый. </li>
		<li>Включите в эксперимент 30 попыток. </li>
		<li>Чтобы удержать участника визуально вовлеченным, отображайте на экране слова «Да» или «Нет?» после воспроизведения каждого сигнала. </li>
		<li>Сгенерируйте шесть подобных экспериментальных программ, по одной для каждой из шести частот от 1 до 6 кГц. </li>
		<li>Убедитесь, что программа выводит громкость тона, представленного в каждом испытании, и ответ, который дал участник. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig1.jpg"> 
Рисунок 1. Блок-схема для планирования эксперимента с использованием процедуры слуховой лестницы. Первое испытание всегда включает в себя звук, воспроизводимый на неслышимой громкости в 2 дБ. Поскольку участник не должен обнаруживать этот тон, будет дан ответ «Нет», и громкость в следующем испытании будет увеличена на 1 дБ (до 3 дБ). Каждое испытание (включая и) после второго проходит с одной и той же директивой: если участник дает ответ «Да», громкость в следующем испытании уменьшается на 1 дБ. А если получен ответ «Нет», громкость в следующем испытании увеличивается на 1 дБ. Эксперимент будет включать в себя 30 попыток на каждой частоте. 
3. Процедура
<ol>
	<li>Заметьте, что человек может легко проверить себя сам. </li>
	<li>Прежде чем участник наденет наушники, объясните инструкции следующим образом:
	<ol>
		<li>"Этот эксперимент предназначен для измерения вашего слухового порога, самого тихого или тихого звука, который вы можете воспринять. В каждом испытании компьютер будет воспроизводить звуковой сигнал через наушники, и все, что вам нужно сделать, это нажать клавишу «Y», если вы слышали тон, или клавишу «N», если вы его не слышали. Можно нажать клавишу «N». Некоторые из тонов будут очень мягкими, и мы не ожидаем, что вы будете их всегда слышать. Просто ответьте честно и сделайте все возможное. Эксперимент включает в себя шесть блоков по 30 попыток в каждом. Все шесть блоков должны занять всего около 10 минут, включая перерывы между ними." </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Когда участник будет готов, запустите первую программу, ту, что для тона 1 кГц. </li>
	<li>Вы можете покинуть комнату, пока участник проходит программу. По возможности закройте дверцу, чтобы свести к минимуму внешний шум. </li>
	<li>После завершения первого эксперимента спросите участницу, есть ли у нее вопросы. Дайте ей сделать перерыв на 1-2 минуты, снимая за это время наушники. </li>
	<li>Теперь запустите программу для тонов 2 кГц. </li>
	<li>А затем повторять 3,4-3,6, пока не будут проверены все шесть тонов. </li>
</ol>
4. Анализ результатов
<ol>
	<li>Чтобы проанализировать результаты, составьте отдельную таблицу для каждого из шести экспериментов. </li>
	<li>Таблица представляет собой исходные выходные данные экспериментальной программы. Он должен включать номер испытания, громкость передаваемого тона и ответ, который дал участник. На рисунке 2 показано, как будет выглядеть часть таблицы для первых 10 попыток с тоном 1 кГц. </li>
</ol>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig2.jpg"> 
Рисунок 2. Пример таблицы, содержащей необходимые результаты эксперимента со слуховой лестницей. Обратите внимание, что данные относятся к одному субъекту (помеченному как Subject #1) и к одной частоте (1000 Гц). Таблица включает в себя три столбца: номер испытания, громкость тона, представленного на этом испытании (в дБ) и ответ, данный участником. 
<ol start="3">
	<li>Убедитесь, что ваша программа работает правильно-т.е., что ответы "Да" привели к уменьшению громкости, а ответы "Нет" привели к увеличению громкости. </li>
	<li>Теперь построим график: ось X должна быть пробным числом, а ось Y должна отображать volume тона, представленного в этом испытании. На рисунке 3 показан пример. </li>
</ol>
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig3.jpg"> 
Рисунок 3. Выборка результатов от одного участника и с одним тоном. На графике показана громкость воспроизводимого тона в дБ в зависимости от номера испытания для каждого из 30 испытаний. Основная закономерность заключается в том, что участник не может слышать ни одного звука в первых нескольких попытках, что приводит к серии ответов «Нет» и увеличению громкости до тех пор, пока не будет достигнут слуховой порог. На этом этапе участник перемещается вперед и назад между ответами «Нет» и «Да», что позволяет исследователю определить место, где звуки впервые становятся заметными. 
<ol start="5">
	<li>Сгенерируйте такой график для каждого тона. </li>
	<li>Теперь усредните громкость, воспроизводимую во время последних десяти попыток эксперимента для каждого тона. Полученное значение называется 'порогом объема'</li>
	<li>На рисунке 4 показан пример порога громкости как функции высоты тона. </li>
</ol>

Одним из основных применений процедуры слуховой лестницы является оценка нарушения слуха. Помимо нормального старения, нарушения слуха могут быть вызваны повреждением внутреннего уха, повреждением мозга и болезнями. Часто нарушение слуха влияет на определенные частоты больше, чем на другие. Лестничный метод может быть использован для определения того, обладает ли человек особенно плохим слухом в узком диапазоне частот, что предполагает нарушение слуха, вызванное более чем нормальным старением. На рисунке 6</stron...

Лестничная процедура нахождения порога восприятия

Источник: Лаборатория Джонатана Фломбаума — Университет Джона Хопкинса
Психофизика — это название набора методов в психологии восприятия, разработанных для того, чтобы связать фактическую интенсивность стимулов с их интенсивностью восприятия. Один из важных аспектов психофизики связан с измерением порогов восприятия: насколько ярким должен быть свет, чтобы человек мог его обнаружить? Насколько слабое давление на кожу можно обнаружить? Насколько мягким может быть звук и при этом его можно услышать? Иными словами, какое наименьшее количество стимуляции может ощутить человек? Лестничная процедура является эффективным методом определения порога восприятия человека. 

В этом видео будут продемонстрированы стандартные методы применения лестничной процедуры с целью выявления слухового порога человека, то есть минимального объема, необходимого для восприятия тона.

Цель процедуры на лестнице - довести участника до такой громкости, при которой он едва может слышать звук. Это достигается за счет серии ответов «Нет» в первых нескольких попытках. После того, как получен ответ «Да», цель состоит в том, чтобы сохранить громкость, близкую к той, которая вызвала первое «Да». Это делается путем уменьшения громкости при каждом ответе «Да». Это приводит к закономерности, в которой объем неуклонно растет в течение первых нескольких попыток, а затем выходит на плато, оставаясь в узком диапазоне...

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

Одна из ветвей психологии восприятия — психофизика — занимается соотношением действительного стимула с его воспринимаемой интенсивностью. Точно так же, как и реальные уровни, перцептивные можно измерить: насколько ярким должен быть свет, чтобы его можно было увидеть, или насколько мягким может быть звук, чтобы его можно было услышать. Например, кто-то, ожидающий подачи ужина, может не услышать, что ужин готов, если он находится у подножия лестницы; им приходится подниматься на несколько ступенек, прежде чем они что-то услышат, и, возможно, даже еще несколько, чтобы интерпретировать звуки. Эта динамическая регулировка лежит в основе процедуры на лестнице, в которой минимальная наблюдаемая интенсивность может быть надежно определена путем увеличения или уменьшения количества стимуляции. В этом видео показано, как спроектировать и реализовать процедуру лестницы, в частности, измерить слуховые пороги – минимальный громкость, необходимый для восприятия тона. В этом эксперименте тоны передаются через наушники на шести различных частотах или высотах: 1,6 кГц, все в пределах диапазона человеческого слуха. Учитывая, что наши пороги не одинаковы на всех частотах, для независимого тестирования каждого из них используется шесть блоков. В каждом блоке кратко представлена частота в течение 200 мс с громкостью в диапазоне от 2?40 дБ. Первый тон воспроизводится на самой низкой громкости в 2 дБ, уровне, который участник не должен воспринимать. Если это так, громкость на следующем испытании увеличивается на ступень, на 1 дБ. С другой стороны, если он заметен, объем уменьшается на единицу. Эта процедура повторяется в течение 30 попыток, что приводит к ступенчатым изменениям объема. Зависимая переменная – это участники? Слышали ли они тон или нет. Затем эта информация объединяется с данными об интенсивности громкости для определения порога восприятия громкости на каждой частоте. Чтобы начать эксперимент, поприветствуйте участника в лаборатории и попросите его удобно сесть перед компьютером. Объясните инструкции к заданию: В каждом испытании компьютер будет воспроизводить тональный сигнал через наушники, после чего вам будет предложено нажать клавишу 'Y', если вы слышали тон, или 'N', если вы его не слышали. Позвольте участнику надеть наушники, начните испытания, связанные с тоном 1 кГц, А затем выйти из комнаты. После того, как первый блок из шести частот будет завершен, вернитесь в комнату и попросите участника снять наушники. Ответьте на любые вопросы, которые могут у них возникнуть, и дайте им 2-минутный перерыв. Когда время истечет, попросите участника снова надеть наушники, чтобы начать испытания, связанные со следующим гудком. Повторяйте эти шаги, пока не будут проверены все шесть тонов. Чтобы проанализировать результаты, создайте отдельную таблицу данных для каждого из тестируемых тонов со столбцом для номера пробы, уровня громкости и ответов участника. Во время первых нескольких попыток убедитесь, что они ответили серией «нет», указывая на то, что тоны были неслышны в начале, что затем должно было привести к увеличению громкости до тех пор, пока не будет достигнут слуховой порог. После проверки отобразите график громкости, воспроизводимой при каждой попытке каждого блока, как показано здесь для 1 кГц. Когда слуховой порог был достигнут, обратите внимание, что участник перемещался взад и вперед между ответами «Нет» и «Да», что позволяет определить, какие звуки первыми стали заметными. Центральная тенденция этого узкого диапазона является мерой порога. Чтобы рассчитать порог громкости для каждого тона, усредните последние 10 попыток каждого блока и изобразите результаты на графике. Обратите внимание на то, как это имеет тенденцию увеличиваться по мере увеличения частоты; Другими словами, низкие тона было легче услышать, чем высокие, что обусловлено вибрационными свойствами нитей накала и костей уха. Теперь, когда вы знакомы с этим эффективным методом определения порогов восприятия, давайте рассмотрим, как он используется для изучения сенсорного снижения при нормальном старении и при воздействии громких выступлений. Процедура лестницы была использована исследователями для изучения того, как пороги слышимости меняются с возрастом человека. В целом, они обнаружили, что пороговые значения громкости увеличиваются по мере того, как люди становятся старше. То есть для людей в возрасте 60 лет высокочастотный звук должен быть в четыре раза громче, чем он должен быть слышен тем, кому 20 лет. Используя аналогичные методы, исследователи также сравнили пороговые значения громкости у людей с нормальным слухом и у людей с нарушениями, чтобы определить природу дефицита. Определенные частоты были затронуты, например, на 4 и 5 кГц, в то время как другие были нормальными, что говорит о том, что причиной является болезнь или повреждение, а не старение. Кроме того, этот подход может быть использован для оценки последствий различных типов переживаний на слуховую систему. Например, в исследованиях использовался пороговый подход для оценки эффектов прослушивания громкой музыки в стиле хэви-метал во время концерта. Когда исследователи протестировали людей непосредственно перед посещением концерта и через полчаса после него, они обнаружили, что тяжелый металл увеличивает порог громкости звуков. Таким образом, рок-музыка может сделать вас плохо слышащими! Вы только что посмотрели видео JoVE о процедуре на лестнице. Теперь у вас должно быть хорошее понимание того, как спроектировать задачу с пороговым значением восприятия и провести эксперимент, а также проанализировать и оценить результаты. Спасибо за просмотр!

Education

JoVE Science Education

Psychology

Психология

Sensation and Perception

Ощущение и восприятие

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

This collection delves into a variety of procedures to study how the brain processes our complex sensory world and solves problems confronting conscious awareness and visual, tactile, and auditory perception. 

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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14721.jpg

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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14722.jpg

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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14744.jpg

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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12783.jpg

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. ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12784.jpg

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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14723.jpg

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 ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14724.jpg

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

Description

Transcript

More videos by Standards