Loi de Weber-Fechner et sensation auditive

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Loi de Weber-Fechner : la sensation perçue est proportionnelle au logarithme de l'intensité du stimulus (S (I)). • Une progression géométrique de l'intensité physique produit une progression arithmétique de la sensation. • Multiplier l'intensité par 2 (+3\ dB) donne une variation à peine sensible ; multiplier par 10 (+10\ dB) double la sensation auditive. • Le décibel pondéré dB(A) intègre la moindre sensibilité de l'oreille aux basses fréquences.

Le cours

1. Principe psycho-acoustique de Weber-Fechner La perception sensorielle humaine (audition, vision) n'est pas linéaire mais logarithmique. La loi psychophysique de Weber-Fechner stipule que la sensation physiologique perçue S varie comme le logarithme de l'excitation physique ou stimulus E : S = k (E/E_0) = k' _10(E/E_0) • Pour que la sensation auditive progresse de façon arithmétique (pas réguliers d'impression sonore), il faut que le stimulus physique (l'intensité sonore I) augmente selon une progression géométrique (multiplication par un facteur constant). • Si l'on multiplie l'intensité sonore par 10, la sensation augmente d'une quantité fixe (correspondant à +10\ dB). • Pour donner à l'oreille l'impression que le son est « deux fois plus fort », il ne faut pas doubler l'intensité sonore mais l'augmenter d'environ +10\ dB (multiplier l'intensité par dix). 2. Courbes isosoniques de Fletcher et Munson et décibel A La sensibilité de l'oreille humaine dépend fortement de la fréquence du son. La sensibilité de l'oreille est maximale entre 1\ kHz et 4\ kHz (zone de la voix humaine) et beaucoup moins sensible aux basses fréquences (50\ Hz) et aux très hautes fréquences (15\ kHz). • Les courbes isosoniques relient les points de même sensation d'intensité (mesurée en phones) en fonction de la fréquence. • En acoustique environnementale et industrielle, on utilise la pondération physiologique A, notée dB(A), qui filtre le signal en atténuant les basses fréquences pour se rapprocher de la gêne ressentie par l'oreille humaine. 3. Piège de la sonie et du doublement perçu Une hausse de +3\ dB correspond au doublement de l'énergie physique (2I), mais pour l'oreille humaine, cette variation est à peine perceptible comme une légère augmentation. Il faut +10\ dB pour que l'humain estime subjectivement que le volume perçu a doublé.

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