เว็บไซต์ รายวิชา ฟิสิกส์

บทที่ 3. คลื่นเสียง

 

เสียงเกิดจากการสั่นของวัตถุวัตถุที่มีการสั่นแลวทําใหเกิดเสียงเรียกวา แหลงกําเนิดเสียง สําหรับมนุษยเสียงพูดเกิดจากการสั่นสะเทือนของสายเสียงซึ่งอยูภายในกลองเสียงบริเวณดานหนาของลําคอเรียกวาลูกกระเดือก มนุษยสามารถควบคุมเสียงที่พูดพูดขึ้นโดยใชฟน ลิ้น ริมฝปาก ทําใหเกิดเสียงที่แตกตางกัน แตเสียงจะมีประโยชนอยางสมบูรณตองมีการไดยิน

 

ธรรมชาติของเสียง

พลังงานเสียงจากต้นกําเนิดเสียง เมื่อแผ่มาถึงผู้ฟังโดยอาศัยการถ่ายโอนพลังงานการสั่นจากตัวกําเนิดเสียงผ่านอากาศมายัง

หูผู้ฟังแต่ถ้าไม่มีอากาศเป็นตัวกลางรับถ่ายโอนพลังงาน เราจะ ไม่ได้ยินเสียงเลย แสดงว่า เสียงจากแหล่งกําเนิดเสียงต้องอาศัย
ตัวกลางในการถ่ายโอนพลังงาน การสั่นของแหล่งกําเนิดเสียงนั้นไปยังที่ต่าง ๆ

 

ลักษณะการเคลื่อนที่ของโมเลกุลอากาศจะอยู่ในรูปของคลื่นตามยาว
ลักษณะของคลื่นเสียง ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ ส่วนอัด และส่วนขยาย

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ความถี่จะมีค่าคงที่ โดยความเร็วของคลื่นเสียงจะขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลางและอุณหภูมิ
ตารางแสดงอัตราเร็วเสียงในตัวกลางต่างๆ ที่อุณหภูมิต่างๆ

 

 

 

อัตราเร็วเสียงในอากาศที่อุณหภูมิใดๆ  เป็นไปตามความสัมพันธ์ดังนี้

 

เมื่อ v อัตราเร็วเสียงในอากาศที่อณหภูมิ t ใดๆ

vt คือ อัตราเร็วเสียงในอากาศทอุณหภูมิ t ใดๆ (m/s)
t อุณหภูมิของอากาศ (องศาเซลเซียส,C)

 

สมบัติของเสียง

 

1. การหักเหของเสียง เมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนงไปยังอีกตัวกลางหนึ่งจะเกิดการหักเห เช่นปรากฏการณ์การเห็นฟ้าแลบแต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อง ทั้งนี้ เนื่องจากชั้นบรรยากาศมีอุณหภูมิไม่เท่ากัน อัตราเร็วของเสียงในที่สูงๆ (อุณหภูมิต่ํา) จะมีอัตราเร็วที่น้อยกว่าบริเวณใกล้ผิวโลก (อุณหภูมิสูง) ทําให้เกิดการหักเหของเสียงฟ้าร้ ้องขึ้นไปในอากาศตอนบน ถ้าเสียงเกิดการ
หักเหกลับขึ้นไปหมด จงทำให้เราเห็นฟ้าแลบแต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องนั่นเอง
2. การเลี้ยวเบนของเสียง เสียงอาจเกิดการเลี้ยวเบนหากตกกระทบช่องหรือสิ่งกีด
ขวางบางส่วน เช่น การได้ยินเสียงที่มุมตึก

 

การได้ยิน

 

 

กําลังเสียง (P) คือปริมาณพลังงานเสียงที่สงออกมาจากแหล่งกาเนิดในหนึ่งหน่วยเวลา หน่วย จูลต่อวินาที(J/s) หรือ วัตต์(W)
การที่คนเราได้ ยินเสียงดังหรือค่อยขึ้นกับการถ่ายโอนพลังงานเสียงนนั้นเอง
ความเข้มเสียง (I) คือ กําลงเสียงที่แหล่งกำเนิดเสียงแผ่ออกไปต่อหนึ่ง
 

การได้ยิน
ระดับความเข้มเสียง (L): การบอกความดังของเสียงนิยมบอกในรูปของ
ระดับความเขมเสียงกับความเข้มเสียงในหน่วย เดซิเบล (dB)
ระดับความเข้มเสียงค่อยสุดที่มนุษย์สามารถได้ยิน คือ 0 dB
ระดับความเข้มเสียงมากสุดที่มนุษย์สามารถทนฟังได้และเป็นอันตราย คือ 120 dB

 

ความสัมพันธระหว่างความเข้มเสียง (I) และระดับความเข้มเสียง (L)

 

 

 

 

 

 

ระดับเสียง

 

• เสียงอาจจะแบ่งระดับเสียงตามความถี่

 เสียงที่มีความถี่น้อย ---> เสียงทุ้ม
 เสียงที่มีความถี่สูง --->    เสียงแหลม

• การแบ่งระดับเสียงดนตรีทางวิทยาศาสตร์






คุณภาพเสียง

 ลักษณะของคลื่นเสียงที่แตกต่างกันสําหรับแต่ละแหล่งกําเนิดที่ต่างกันซึ่งจะให้เสียงที่มีลักษณะเฉพาะตัวที่ต่างกัน มีความถี่มูลฐานและฮาร์มอนิกต่าง ๆ ออกมาพร้อมกันเสมอ แต่จำนวนฮาร์มอนิก และ ความเข้มเสียงจะแตกต่างกันไป 

 

คุณภาพเสียง ช่วยให้เราสามารถแยกประเภทของแหล่งกําเนิดเสียงได้