คลื่นเสียง
คลื่นเสียง
ชีวิตประจำวันเราจะได้ยินเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงต่าง ๆ อยู่ตลอดเวลา การได้ยินเสียงของเราเกิดจากหูได้รับพลังงานจากการสั่นของแหล่งกำเนิดเสียงผ่านโมเลกุลของอากาศ ลักษณะการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของอากาศจะอยู่ในรูปของคลื่นตามยาว มีผลทำให้ความดันของอากาศบริเวณที่มีการถ่ายทอดพลังงานมีค่าเปลี่ยนแปลงไปจากความดันปกติ บริเวณที่มีความดันมากกว่าปกติเราเรียกว่า ส่วนอัด ส่วนบริเวณที่มีความดันน้อยกว่าปกติเราเรียกว่า ส่วนขยาย
การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลาง
เมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ความถี่ของคลื่นเสียงจะมีค่าคงตัวเท่ากับความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง ส่วนอัตราเร็วของเสียงในตัวกลางหนึ่ง ๆ จะคงตัว เมื่ออุณหภูมิของตัวกลางนั้นคงตัว
สมบัติของเสียง
ถ้าเราตะโกนภายในห้องประชุมใหญ่ ๆ จะได้ยินเสียงที่ตะโกนออกไปสะท้อนกลับ เพราะเสียงที่ตะโกนไปกระทบผนังห้อง เพดาน และพื้นห้อง แล้วเกิดการสะท้อนกลับมา ทำให้เราได้ยินเสียงอีกครั้งหนึ่ง แสดงว่าเสียงมีสมบัติการสะท้อน ซึ่งเป็นสมบัติที่สำคัญของคลื่น
ปกติเสียงที่ผ่านไปยังสมองจะติดประสาทหูประมาณ 1/10 วินาที ดังนั้นเสียงที่สะท้อนกลับมาสู่หูช้ากว่าเสียงที่ตะโกนออกไปเกิน 1/10 วินาที หูสามารถแยกเสียงตะโกนและเสียงที่สะท้อนกลับมาได้ เสียงสะท้อนเช่นนี้เรียกว่า เสียงสะท้อนกลับ (echo)
คลื่นนิ่ง
คลื่นนิ่งเป็นปรากฏการณ์การแทรกสอดที่เกิดจากการซ้อนทับระหว่างคลื่นสองขบวนซึ่งเคลื่อนที่ สวนทางกันโดยที่คลื่นทั้งสองมีความถี่ ความยาวคลื่น และแอมพลิจูดเท่ากัน สำหรับกรณีคลื่นเสียงสามารถเกิดคลื่นนิ่งได้ โดยสามารถศึกษาได้จากกการนำเอาลำโพงมาวางไว้เหนือพื้นโต๊ะ และใช้ท่อรับฟังเสียง ณ ตำแหน่งต่าง ๆ ตามแนวดิ่งระหว่างลำโพงกับพื้นโต๊ะ ขณะที่เสียงจากลำโพงเคลื่อนที่ไปกระทบพื้นโต๊ะจะเกิดการสะท้อน และเสียงที่สะท้อนจากพื้นโต๊ะจะไปซ้อนทับกับคลื่นเสียงที่มาจากลำโพง ทำให้เกิดการแทรดสอด มีลักษณะเป็นคลื่นนิ่ง เมื่อฟังเสียง ณ ตำแหน่งต่าง ๆ จะได้ยินเสียงดังและค่อยสลับกัน ตำแหน่งที่ได้ยินเสียง ดังแสดงว่ามีการแทรกสอดแบบเสริมเรียกตำแหน่งนี้ว่า ปฏิบัพ ซึ่งคือตำแหน่ง A ดังรูป และตำแหน่งที่ได้ยินเสียงค่อยแสดงว่ามีการแทรกสอดแบบหักล้างเรียกตำแหน่งนี้ว่า บัพ ซึ่งคือตำแหน่ง N
การได้ยิน
เสียงที่เราได้ยินจะดังหรือค่อยขึ้นอยู่กับพลังงานของเสียงที่มาถึงผู้ฟัง อัตราการถ่ายโอนพลังงานเสียงของแหล่งกำเนิด คือปริมาณพลังงานเสียงที่ส่งออกมาแหล่งกำเนิดในหนึ่งหน่วยเวลา ซึ่งเรียกว่า กำลังเสียง มีหน่วยเป็นจูลต่อวินาที หรือ วัตต์ ในกรณีที่ระยะทางเท่ากันผู้ฟังจะได้ยินเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงที่มีกำลังมากดังกว่าแหล่งกำเนิดเสียงที่มีกำลังน้อย
ความเข้มเสียง
เราอาจพิจารณาได้ว่าหน้าคลื่นของเสียงที่ออกจากแหล่งกำเนิดเสียงมีการแผ่หน้าคลื่นออกเป็นรูปทรงกลม โดยมีจุดกำเนิดเสียงอยู่ที่จุดศูนย์กลางของทรงกลม กำลังของคลื่นเสียงที่แหล่งกำเนิดเสียงส่งออกไปต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ของหน้าคลื่นทรงกลม เรียกว่า ความเข้มเสียง ถ้ากำหนดให้กำลังเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงมีค่าคงตัว ความเข้มเสียง ณ ตำแหน่งต่าง ๆ หาได้จาก
ระดับความเข้มเสียง
การบอกความดังของเสียงนิยมบอกในรูปของระดับความเข้มเสียง ในหน่วยเดซิเบล (dB) โดยเสียงค่อยสุดที่หูมนุษย์ได้ยินคือ 0 dB และเสียงดังสุดที่หูมนุษย์สามารถทนฟังได้และอาจเป็นอันตรายต่อหูมีค่าเท่ากับ 120 d
การวัดระดับความเข้มเสียงจะใช้เครื่องมือที่ชื่อว่า Sound meter ซึ่งเป็นเครื่องมือที่สามารถอ่านระดับความเข้มเสียงเป็นเดซิเบลดังแสดงในรูป
ระดับเสียง
การได้ยินเสียงของมนุษย์นอกจากขึ้นอยู่กับความเข้มเสียงแล้วยังขึ้นกับความถี่ของคลื่นเสียงอีกด้วย ความถี่เสียงต่ำสุดที่มนุษย์สามารถได้ยินคือ 20 เฮิรตซ์ และความถี่สูงสุดที่สามารถได้ยินคือ 20,000 เฮิรตซ์ เสียงที่มีความถี่ต่ำกว่า 20 เฮิรตซ์ เราเรียกว่าคลื่นใต้เสียงหรือ อินฟราซาวด์ ซึ่งเกิดจากแหล่งกำเนิดเสียงขนาดใหญ่ เช่นการสั่นสะเทือนของสิ่งก่อสร้าง ส่วนเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์ เราเรียกว่าคลื่นเหนือเสียงหรือ อัลตราซาวด์ นอกจากนี้แหล่งกำเนิดเสียงต่าง ๆ ก็ให้เสียงที่มีช่วงที่มีความถี่ต่างกันออกไป
คุณภาพเสียง
ความถี่เสียงต่ำสุดที่ออกมาจากแหล่งกำเนิดเสียงใด ๆ เรียกว่า ความถี่มูลฐาน ของแหล่งกำเนิดเสียงนั้นหรือฮาร์มอนิกที่ 1 สำหรับความถี่อื่น ๆ ที่ออกมาพร้อมกันแต่มีความถี่เป็นจำนวนเท่าของความถี่มูลฐาน เช่นเป็น 2 เท่าของความถี่มูลฐานเรียกว่าฮาร์มอนิกที่ 2 บางทีเรียกว่าโอเวอร์โทนที่ 1 ในขณะทีแหล่งกำเนิดเสียงต่าง ๆ สั่น จะให้เสียงซึ่งมีความถี่ความถี่มูลฐานและฮาร์มอนิกต่าง ๆ ออกมาพร้อมกันเสมอ แต่จำนวนฮาร์มอนิกและความเข้มเสียงของแต่ละฮาร์มอนิกส์จะแตกต่างกันออกไป จึงทำให้ลักษณะคลื่นเสียงแตกต่างกัน สำหรับแต่ละแหล่งกำเนิดเสียงที่ต่างกัน เรียกว่ามี คุณภาพเสียงต่างกัน
มลภาวะของเสียง
บริเวณใดที่มีระดับความเข้มเสียงที่ทำให้หูและสภาพจิตใจของผู้ฟังผิดปกติ ถือว่าเสียงในบริเวณนั้นเป็น มลภาวะของเสียง กระทรวงมหาดไทยได้กำหนดมาตรฐานความเข้มเสียงของสถานประกอบการเพื่อไม่ให้เกิดอันตรายแก่คนงานและผู้ที่อยู่ใกล้เคียง
บีตส์
บีตส์เกิดจากการแทรกสอดของคลื่นเสียงจากแหล่งกำเนิดสองแหล่งที่มีความถี่ต่างกันไม่มาก เราจะได้ยินเสียงเป็นเสียงที่ดังค่อยสลับกันไป โดยปกติหูมนุษ์สามารถจำแนกบีตส์ซึ่งมีความถี่ไม่เกิน 7 เฮิรตซ์ ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงสองแหล่งมีความถี่ต่างกันไม่เกิน 7 เฮิรตซ์เมื่อมาซ้อนทับกันจะทำให้เกิดบีตส์ จำนวนครั้งของเสียงดังที่ได้ยินในหนึ่งวินาที เรียกว่า ความถี่บีตส์ ซึ่งหาได้จาก
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น