คลื่นเสียง (Sound wave) คือ คลื่นกล (Mechanical wave) ตามยาวที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ หรือ “แหล่งกำเนิดเสียง” ซึ่งต้องอาศัยตัวกลาง (Medium) ในการเคลื่อนที่คลื่นเสียง สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ ไม่ว่าจะเป็นวัตถุของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ คลื่นเสียงนั้น มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับคลื่นอื่นๆ เช่น แอมพลิจูด (Amplitude) ความเร็ว (Velocity) หรือ ความถี่ (Frequency) เสียง (Sound) คือ การถ่ายทอดพลังงานจากการสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียงผ่านโมเลกุลของตัวกลางไปยังผู้รับ โดยที่หูของเรานั้น สามารถรับรู้ถึงการสั่นสะเทือนของโมเลกุลเหล่านี้ได้ และได้ทำการแปลผลลัพธ์ออกมาในรูปของเสียงต่างๆ การเคลื่อนที่ของคลื่นเสียง เมื่อวัตถุเกิดการเคลื่อนที่หรือถูกกระทำด้วยแรงจากภายนอก ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนของโมเลกุลภายในวัตถุนั้น ซึ่งส่งผลไปยังอนุภาคของอากาศหรือตัวกลางที่อยู่บริเวณโดยรอบ ก่อให้เกิดการรบกวนหรือการถ่ายโอนพลังงาน ผ่านการสั่นและการกระทบกันเป็นวงกว้างทำให้อนุภาคของอากาศเกิด “การบีบอัด” (Compression) เมื่อเคลื่อนที่กระทบกัน และ “การยืดขยาย” (Rarefaction) เมื่อเคลื่อนที่กลับตำแหน่งเดิม ดังนั้น คลื่นเสียง จึงเรียกว่า “คลื่นความดัน” (Pressure wave) เพราะอาศัยการผลักดันกันของโมเลกุลในตัวกลางในการเคลื่อนที่ ตัวกลาง (Medium) จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญต่อการได้ยินเสียง เพราะคลื่นเสียงเคลื่อนที่โดยอาศัยตัวกลางในการถ่ายทอดพลังงานเท่านั้น ส่งผลให้ในภาวะสุญญากาศ ซึ่งเป็นพื้นที่ว่างที่ไม่มีอนุภาคตัวกลางใดๆ คลื่นเสียงจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านไปได้  นอกจากนี้ สถานะและอุณหภูมิของตัวกลางยังเป็นตัวแปรสำคัญในการกำหนดความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงอีกด้วย ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว เสียงเคลื่อนที่ผ่านวัตถุของแข็งได้ดีกว่าของเหลวและก๊าซ ตารางการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงผ่านตัวกลางทั้ง 3 สถานะ ตัวกลาง อุณหภูมิ (องศาเซลเซียส) ความเร็ว (เมตรต่อวินาที) ก๊าซ (Gases)อากาศ 0 331 อากาศ 20 343 ฮีเลียม 0 965 ไฮโดรเจน 20 1,286 ของเหลว (Liquids)ปรอท 25 1,450 น้ำ 25 1,493 น้ำทะเล 25 1,533 ของแข็ง (Solids)ยาง – 60 ทองคำ – 3,240 แก้ว – 5,640 เหล็ก – 5,960 เพชร – 12,000 อ้างอิง schoolnet.org.za, Soundproofpanda.comสมบัติของเสียง การสะท้อน (Reflection) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงไปกระทบสิ่งกีดขวาง ส่งผลให้เกิดการสะท้อนกลับของเสียงที่เรียกว่า “เสียงสะท้อน” (Echo) ซึ่งโดยปกติแล้ว เสียงที่ผ่านไปยังสมองจะติดประสาทหูราว 0.1 วินาที ดังนั้นเสียงที่สะท้อนกลับมาช้ากว่า 0.1 วินาที ทำให้หูของเราสามารถแยกเสียงจริงและเสียงสะท้อนออกจากกันได้ นอกจากนี้ หากมุมที่รับเสียงสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบของเสียงจะส่งผลให้เสียงสะท้อนมีระดับความดังสูงที่สุดอีกด้วย การหักเห (Refraction) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน หรือการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีอุณหภูมิต่างกัน ส่งผลให้อัตราเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของเสียงเปลี่ยนไป การเลี้ยวเบน (Diffraction) คือ การเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางหรือเลี้ยวเบนผ่านช่องว่างต่างๆของเสียง โดยคลื่นเสียงที่มีความถี่และความยาวคลื่นมาก สามารถเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางได้ดีกว่าคลื่นสั้นที่มีความถี่ต่ำ การแทรกสอด (Interference) เกิดจากการปะทะกันของคลื่นเสียงจากหลายแหล่งกำเนิด ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงที่ดังขึ้นหรือเบาลงกว่าเดิม หากคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย (ไม่เกิน 7 เฮิรตซ์) เมื่อเกิดการแทรกสอดกันจะทำให้เกิดเสียงบีตส์ (Beats) เสียงเกิดจากการสั่นของแหล่งกำเนิดเสียง ดังนั้นถ้าวัตถุสั่นด้วยพลังงานมากแอมพลิจูดของการสั่นก็จะมาก ถ้าพลังงานที่ใช้ในการสั่นมีค่าน้อย แอมพลิจูดของการสั่นก็จะน้อย การสั่นของแหล่งกำเนิดจะถ่ายโอนพลังงานของการสั่นผ่านตัวกลางมายังผู้ฟัง ในการได้ยินเสียงครั้งหนึ่ง ๆ จะมีองค์ประกอบ 3 อย่าง คือ ต้นกำเนิดเสียง ตัวกลาง และประสาทรับเสียงของผู้ฟัง ความรู้สึกในการได้ยินเสียงของมนุษย์โดยทั่วไปแยกออกเป็นลักษณะต่าง ๆ ดังนี้ 1. ความรู้สึกดัง-ค่อยของเสียง ขึ้นอยู่กับ แอมพลิจูดและความเข้มเสียง 2. ความรู้สึกทุ้ม-แหลมของเสียง ขึ้นอยู่กับความถี่ของเสียง 3. ความไพเราะของเสียง ขึ้นอยู่กับคุณภาพเสียง
ภาพที่ 1 จำลองคลื่นเสียง
เมื่อเสียงจากแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่ผ่านอากาศมาถึงหูเราคลื่นเสียงทำให้ลำอากาศในหูสั่นก็จะทำให้เยื่อแก้วหู (ซึ่งมีความไวมาก) สั่น การสั่นเพียงเล็กน้อยของเยื่อแก้วหูก็ส่งผลต่อไปยังประสาทรับรู้ในการได้ยินของคนเรา ซึ่งแสดงส่วนประกอบต่าง ๆ ของหู และการได้ยินของคน ขอบเขตความสามารถการได้ยินเสียงของหูมนุษย์ขึ้นอยู่กับระดับความเข้มเสียง (0 – 120 เดซิเบล) และความถี่ของเสียง (20 – 20,000 Hz) เสียงมีคุณสมบัติเป็นคลื่นดังนั้น เมื่อเสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปกระทบอีกตัวกลางหนึ่งซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่า เสียงจะสะท้อนกลับหมด เช่น เสียงตะโกนไปกระทบผนังห้อง ทำให้เกิดการสะท้อนกลับมายังผู้จะโกน และ ได้ยินเสียงอีกครั้งหนึ่ง การสะท้อนของเสียงถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างมากมาย ดังตัวอย่างที่นำเสนอต่อไปนี้ 1.โซนาร์ : เสียงที่มีความถี่สูง พบว่า ความยาวคลื่นเสียงจะสั้น ถ้าหากำเนิดคลื่นเสียงไปกระทบกับวัตถุที่มีขนาดเท่ากับหรือใหญ่กว่าความยาวคลื่นเสียงที่มาตกกระทบ จะเกิดการสะท้อนของคลื่นเสียงนั้น หลักการทำงานของเครื่องโซนาร์ เริ่มต้นจากเครื่องโซนาร์ส่งเสียงที่มีความถี่สูงเกินกว่าหูมนุษย์จะได้ยิน (คลื่นเหนือเสียง) ผ่านไปในน้ำ เสียงนั้นมีความถี่ประมาณ 50,000 เฮิรตซ์ เมื่อเสียงนั้นเดินทางไปกระทบวัตถุ เช่น เรือดำน้ำ หรือพื้นทะเล ก็จะสะท้อนกลับมาเข้าเครื่องรับ โดยการวัดช่วงเวลาที่เสียงเดินทางไปและกลับ ก็จะสามารถคำนวณหาระยะทางของวัตถุจากความเร็วของคลื่นเสียงใต้น้ำได้ และสมการที่ใช้คำนวณคือ s=vt 2.เสียงก้อง : เนื่องจากมนุษย์สามารถบันทึกเสียงที่ได้ยิน ติดอยู่ในประสาทหูได้นานประมาณ 0.1 วินาที ดังนั้น ถ้าตะโกนออกไป เสียงสะท้อนจะกลับสู่หูช้ากว่าเสียงที่ตะโกนออกไป ภายในเวลา 0.1 วินาทีขึ้นไป จะเกิดเสียงก้อง นั่นคือถ้าตะโกนก่อน จากนั้นเงียบ แล้วจะได้ยินเสียงที่ตะโกนตามมาภายหลัง เมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ไปจนถึงสุดปลายของตัวกลางและพบตัวกลางที่มีความหนาแน่นกว่ามาก เช่น ผนัง กำแพง ฯลฯ คลื่นเสียงจะเกิดการสะท้อนกลับมายังแหล่งกำเนิดเสียงอันเป็นไปตามกฎของการสะท้อน สมมติเพื่อนของท่านซึ่งยืนอยู่ใกล้ ๆ ท่านกำลังตะโกนใส่ผนังที่อยู่ห่างออกไป เนื่องจากสมองมนุษย์จะยังจำเสียงติดหูอยู่ได้ภายในช่วงเวลา 0.1 วินาทีหลังจากที่ได้ยินเสียงอันเกิดจากการหน่วงของระบบประสาท ดังนั้น หากผนังอยู่ค่อนข้างไกล และท่านได้ยินเสียงที่สะท้อนกลับมาหลังจากที่ท่านได้ยินเสียงจากแหล่งจริง (คือจากปากเพื่อนของท่าน) นานกว่า 0.1 วินาที ท่านจะได้ยินเสมือนเป็น 2 เสียง คือเสียงจากแหล่งจริง และหลังจากนั้น เล็กน้อยก็จะได้ยินเสียงที่สะท้อนจากผนัง เราเรียกเสียงสะท้อนในกรณีนี้ว่า เสียงสะท้อน (echo)แต่หากสมมติว่าผนังอยู่ไม่ห่างนัก เมื่อเพื่อนของท่านตะโกน เสียงสะท้อนจะมาถึงหูท่านภายในเวลาน้อยกว่า 0.1 วินาที ในกรณีนี้ท่านจะได้ยินเสียงจากแหล่งจริงและเสียงสะท้อนต่อเนื่อง เหมือนเป็นเสียงเดียวกัน เสียงที่สะท้อนในกรณีหลังนี้เราเรียกว่า เสียงก้อง (reverberation) โดยทั่วไปแล้ว หากผนัง กำแพง หรือวัตถุขวางกั้น อยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงเกินกว่า 17 เมตร (ระยะโดยประมาณ) ผู้ฟังที่อยู่ใกล้แหล่งกำเนิดเสียงจะได้ยินเสียงสะท้อน แต่หากผนังอยู่ภายในระยะ 17 เมตร ผู้ฟังจะได้ยินเสียงก้อง |
ปัจจัย ที่ ทำให้ ได้ยินเสียงมี กี่ ปัจจัย อะไร บาง
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.apacode Inc.
