เนื้อหา บทที่ 2

ว30193 วิทยาศาสตรก์ ายภาพ 2
บทที่ 2
คล่นื

1. คล่ืนและสมบัติของคลนื่

ในชวี ิตประจำวนั คลนื่ ทีน่ กั เรียนพบไดบ้ อ่ ยและเห็นไดช้ ัดเจนก็คือคลนื่ น้ำเกดิ จากการรบกวนอนภุ าคของน้ำ ทำ
ใหเ้ กดิ การถา่ ยโอนพลังงานจากทห่ี นง่ึ ไปยงั อกี ทหี่ น่งึ ได้ ซึง่ นอกจากอนุภาคของน้ำแลว้ อนภุ าคของสิ่งอนื่ ๆ กส็ ามารถถกู
รบกวนและเกดิ คลืน่ ได้เชน่ เดียวกัน เชน่ คลนื่ ในเสน้ เชอื ก คลนื่ สปรงิ คลน่ื เสียง

1.1 คล่นื กล
คลื่น (wave) เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคตัวกลางถูกรบกวนใหเ้ กิดการเคล่ือนที่แบบสั่นกลับไปกลับมา จะเกิดการถา่ ย
โอนพลงั งานจากอนภุ าคหนึง่ ไปยังอนุภาคถดั ไปเรอ่ื ย ๆ ทำใหเ้ กิดการแผ่กระจายของคล่นื โดยอนุภาคตัวกลางสั่นอยทู่ ่เี ดมิ
ซ่งึ การเคล่อื นทีพ่ ร้อมกับการถ่ายโอนพลงั งานเชน่ นเ้ี รียกว่า การเคล่ือนทแ่ี บบคลื่น
ตวั อยา่ งเชน่ การแผ่กระจายของคลนื่ ผวิ น้ำเม่อื โยนกอ้ นหนิ ลงน้ำ เนอื่ งจากเกิดการถา่ ยโอนพลงั งานจาก กอ้ นหิน
ไปสอู่ นุภาคของน้ำที่อยู่ใกล้ ๆ ซ่งึ อนุภาคของน้ำจะทำหน้าทเี่ ป็นตัวกลางส่งผ่านพลังงานไปยงั อนุภาคของน้ำ ที่อยู่ถัดไป
อยา่ งต่อเน่ือง ซึง่ จดุ ทก่ี อ้ นหนิ กระทบผวิ น้ำเป็นจุดกำเนิดคลืน่ โดยคล่ืนที่อาศยั ตัวกลางในการถ่ายโอนพลังงาน เรียกว่า
คลืน่ กล (mechanical wave) ถา้ นำวัตถทุ ีล่ อยนำ้ ได้ไปวางท่ีผิวน้ำบรเิ วณที่เกดิ คลน่ื วตั ถจุ ะส่ันไปมารอบจุดสมดุล ซ่ึง
เปรียบได้กบั การเคล่ือนทีข่ องอนุภาคตัวกลางขณะถ่ายโอนพลังงานน่ันเอง ลักษณะของคล่ืนกลเป็นอย่างไร ให้นักเรียน
ศึกษาจากกจิ กรรมที่ 2.1

กจิ กรรมท่ี 2.1 ลกั ษณะของคลื่นกล
จดุ ประสงค์

1. ทดลองและอธบิ ายลักษณะของการเกดิ คล่ืนตามยาวและคล่ืนตามขวาง
2. ทดลองและอธิบายลักษณะการเคลอ่ื นทข่ี องตัวกลางในขณะท่คี ลืน่ ตามยาวและคลนื่ ตามขวางเคล่อื นท่ผี ่าน
คำถามกอ่ นกจิ กรรม
ถ้าคลื่นที่เกิดจากการสะบัดสปริงคลื่นแตกต่างกัน ลักษณะของคลื่นที่เกิดขึ้นและการเคลื่อนที่ของริบบิ้นจะ
แตกต่างกนั หรือไม่ อยา่ งไร
วสั ดุอปุ กรณ์
1. รบิ บ้นิ สแี ดงยาว 10 - 15 เซนตเิ มตร จำานวน 1 เสน้
2. สปรงิ คลน่ื 1 อนั
วิธปี ฏบิ ตั ิ
1. ผูกริบบน้ิ บรเิ วณตรงกลางของสปรงิ คลืน่ แลว้ วางสปรงิ บนพืน้ ราบ
2. ให้เพอื่ นยดึ ปลายดา้ นหน่ึงของสปริงคล่นื ไว้ แล้วดงึ ปลายอกี ด้านหน่ึงออกไปใหย้ าวพอประมาณ
3. สะบัดสปริงไปมาในแนวราบ ดงั รูป สงั เกตรปู รา่ งของคล่ืนและการเคล่ือนท่ขี องรบิ บน้ิ ท่ผี ูกไว้ แล้วบนั ทึกผลลง
ในตารางท่ีนักเรยี นออกแบบเอง โดยให้คำนึงถึงตัวแปรตน้ และตวั แปรตามท่ีกำลังสนใจศึกษา

4. ทำการทดลองตอ่ โดยวางสปรงิ บนพน้ื ราบเช่นเดิม แล้วใหเ้ พ่อื นยดึ ปลายด้านหนง่ึ ของสปริงคล่ืนไว้
5. อดั ขดลวดสปรงิ คลื่นเขา้ – ออกเปน็ จังหวะช้า ๆ ดงั รปู สงั เกตรูปร่างของคลืน่ และการเคลือ่ นท่ีของริบบ้ิน
ท่ีผกู ไว้ จากนั้นบนั ทึกผลและสรปุ ผลการทดลอง โดยให้นักเรยี นออกแบบตารางบันทกึ ผลเอง

จากกิจกรรมที่ 2.1 จะเหน็ ได้ว่า เมือ่ เกิดคลน่ื ในสปรงิ ไม่วา่ จะเป็นคลื่นทีเ่ กิดจากการสะบัดสปรงิ หรือ อัดสปริง
เขา้ - ออก รบิ บิ้นที่ผกู ไว้จะไม่เคลือ่ นทไี่ ปพร้อมกับคลื่น แตจ่ ะส่นั ขน้ึ ลงอยู่กับท่ีในแนวตง้ั ฉากกับคลื่นเมื่อสะบัดสปริงไป
มาในแนวราบ และจะส่ันไปมาในแนวเดียวกบั คล่นื เมื่ออัดสปริงเขา้ – ออก ดังรูปท่ี 2.2

รปู ที่ 2.2 ทิศทางการเคลอ่ื นทีข่ องคล่ืนและอนภุ าคของตัวกลาง
นอกจากคลื่นในสปรงิ แล้ว ยงั มคี ลืน่ ในเสน้ เชือกทเ่ี กดิ จากการรบกวนเสน้ เชือกโดยการสะบดั ปลายเชือกขึ้นและ
ลงสลับกนั ไป ถา้ ทดลองนำเชือกยาว 1 - 2 เมตร แลว้ ผูกด้ายสีแดงไว้บนเชอื กที่ตำแหน่งหน่งึ จากนั้นผกู ปลายเชือกด้าน
หนึ่งไว้กับฝาผนัง จับปลายอีกด้านหนึ่งให้ตึงพอประมาณ แล้วสะบัดเชือก 1 ครั้ง จะเกิดคลืน่ ในเสน้ เชือก โดยคลื่นจะ
เริ่มต้นเคลอื่ นท่ีจากตำแหนง่ ที่สะบดั เชอื กเขา้ หาฝาผนงั โดยการถ่ายโอนพลังงาน ดงั รูปท่ี 2.3

รูปท่ี 2.3 ทศิ ทางการเคลอื่ นที่ของคลื่นและอนภุ าคของเชอื ก

จากรูปที่ 2.3 เมื่อพิจารณาด้ายสีแดงที่ผูกไว้จะพบว่า เมื่อพลังงานถูกถ่ายโอนมายังด้ายสีแดง ด้ายสีแดงจะ
เคล่ือนท่ีขนึ้ ลงอยกู่ บั ที่รอบจุดสมดุล โดยไม่ได้เคลือ่ นท่ีไปขา้ งหนา้ พร้อมกับคลื่น คลืน่ ในเส้นเชอื กจึงเป็นคลื่นกลชนิดหนึ่ง
ซึ่งมีการเคล่ือนท่ีของพลังงานหรือการรบกวนผ่านตวั กลาง ในที่นี้คอื เชอื กนัน่ เอง จะเห็นไดว้ า่ คลื่นที่เกิดจากการสะบดั
สปริงและเสน้ เชือกมลี กั ษณะแตกต่างกนั และในชวี ิตประจำวันยงั พบ คล่ืนชนิดต่าง ๆ อีกหลายชนิด การแบง่ ประเภทของ
คลื่นจึงใช้เกณฑใ์ นการแบง่ ดังน้ี

ประเภทของคล่ืน
การแบง่ ประเภทของคลนื่ ตามลกั ษณะการส่ันของอนภุ าคตวั กลาง
1. คลน่ื ตามขวาง (transverse waves)

อนุภาคตวั กลางส่ันขึ้นลงในแนวต้งั ฉากกับทศิ ทางการเคลือ่ นท่ี
ของคลื่น เช่น คล่ืนน้ำ คล่นื ในเสน้ เชือก คลน่ื แม่เหล็กไฟฟ้า

2. คล่นื ตามยาว (longitudinal waves)
อนุภาคของตัวกลางส่ันไปมาในแนวเดยี วกบั ทศิ ทาง
การเคล่ือนทขี่ องคลน่ื เช่น คลืน่ เสยี ง คลื่นอัดของสปรงิ

การแบง่ ประเภทของคลื่นจากการใช้ตัวกลางในการถา่ ยโอนพลังงาน
1. คล่นื กล (mechanical waves)
เป็นคล่ืนทต่ี อ้ งอาศยั ตัวกลางในการเคล่อื นทห่ี รอื ถ่ายโอน
พลงั งาน เช่น คลื่นน้ำ คลื่นในเสน้ เชอื ก คล่ืนสปริง
คลน่ื เสยี ง คล่ืนแผน่ ดนิ ไหว
2. คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า (electromagnetic waves)
เกดิ จากการเหนยี่ วนำใหเ้ กิดการเปลีย่ นแปลงของสนาม
แมเ่ หล็กและสนามไฟฟ้าในทิศทางตง้ั ฉากซ่งึ กนั และกันและตัง้ ฉาก
กับทศิ ทางการเคลือ่ นทข่ี องคลนื่ ดว้ ย คลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟ้าไมต่ อ้ ง
อาศยั ตัวกลางในการเคลื่อนทีจ่ งึ สามารถเดินทางได้ในสุญญากาศ
เช่น คล่ืนวทิ ยุ คล่นื ไมโครเวฟ คลนื่ แสง รงั สอี ัลตราไวโอเลต รังสเี อกซ์
การแบง่ ประเภทของคลื่นตามลักษณะการเกิดคลื่น
1. คลื่นดล (pulses)
เป็นคลืน่ ทีเ่ กดิ จากแหลง่ กำเนดิ สน่ั เพียง 1 - 2 คร้ัง ทำให้เกดิ
คล่นื 1 - 2 ลกู คลื่น เชน่ โยนก้อนหิน 1 กอ้ นลงไปในน้ำจะเกดิ คล่นื ดล
1 ลูกคล่นื แผ่ออกไป คลนื่ ดลอาจมลี ักษณะเป็นแนวตรงหรือเป็นวงกลม
กไ็ ด้ ขึน้ อยู่กับรปู รา่ งของแหล่งกำเนดิ คล่นื
2. คลน่ื ตอ่ เนอื่ ง (continuous periodic waves)
คือ คลน่ื ท่ีเกิดจากการส่ันของแหลง่ กำเนดิ คลืน่ หลายคร้ังต่อเน่อื งกนั
ทำให้เกดิ คลน่ื หลายลูกคลนื่ ตดิ ต่อกนั เช่น คลื่นผวิ น้ำที่เกิดจากการ
ใช้มอเตอรท์ ำให้แผ่นกำเนดิ คลื่นในถาดคลน่ื ส่ัน จงึ เกิดเปน็ คลืน่ ผิวน้ำ
หนา้ ตรงต่อเนอื่ ง

1.2 องค์ประกอบของคลนื่
เมื่อพิจารณาลกั ษณะของคลื่นผิวน้ำแบบต่อเนื่องที่เกดิ จากแหล่งกำเนิดสั่นอย่างสม่ำเสมอ ที่เวลาใดเวลาหน่งึ
ตำแหน่งต่างๆ ของผิวน้ำจะขยับขนึ้ หรอื ลงจากแนวสมดุล ซึ่งจะเกิดคลื่นทม่ี กี ารกระจัดจากตำาแหนง่ สมดุลดงั รปู ท่ี 2.4

รูปที่ 2.4 ส่วนประกอบของคลืน่
จากรปู ท่ี 2.4 ส่วนประกอบที่สำคญั ของคลนื่ มดี ังน้ี

1. สนั คลนื่ หรอื ยอดคล่นื ( crest ) คือ ตำแหน่งสูงสุดของคลื่น
2. ท้องคล่นื ( trough ) คือ ตำแหน่งต่ำสุดของคล่ืน
3. แอมพลิจูด ( amplitude : A ) คือ ระยะการกระจัดมากสุดทงั้ คา่ บวกและค่าลบ วัดจากระดบั ปกติไปถึงสัน
คลื่นหรือทอ้ งคล่ืน
4. การกระจัดของคลื่น ( displacement ) คือ ระยะที่อนุภาคของตัวกลางสั่นขึ้นหรือลงจากแนวสมดุลซึง่
ระยะกระจัดทม่ี ากที่สุดของคล่ืนกค็ อื แอมพลิจูด
5. ความยาวคล่นื ( wavelength : λ ) คอื ความยาวของคลน่ื 1 ลกู คลื่น ซงึ่ อาจเปน็ ระยะหา่ งจากสันคล่ืนถึง
สนั คล่ืนท่ีตดิ กนั ระยะห่างจากท้องคล่นื ถงึ ทอ้ งคลืน่ ท่ีติดกนั หรือระยะหา่ งระหวา่ งจดุ ทม่ี ีการกระจัดเท่ากนั
6. คาบ ( period : T ) คือ เวลาท่ีจุดใดๆ บนตัวกลางส่ันครบ 1 รอบ หรอื เป็นเวลาท่เี กดิ คลน่ื 1 ความยาวคลื่น
7. ความถ่ี ( frequency : f ) คือ จำนวนลูกคล่นื ท่เี กดิ ขึน้ ใน 1 หนว่ ยเวลา หรือจำนวนลกู คลน่ื ที่เคลื่อนท่ีผ่าน
จดุ หนงึ่ ๆ ใน 1 หน่วยเวลา ความถขี่ องคลื่นจะมคี า่ เทา่ กับความถ่ีในการส่ันของแหล่งกำเนิดคลื่น เช่น แหล่งกำเนิดคล่ืน
สน่ั ครบ 1 รอบจะเกดิ คล่นื 1 ลกู
8. มุมเฟส ( phases Angle : φ ) คอื มมุ ท่ีใชก้ ำหนดตำแหนง่ บนคล่ืนทเี่ วลาเรม่ิ ต้น t = 0 หรอื x = 0 โดยมี
ความสัมพันธก์ ับการกระจัดของคลืน่ มีหน่วยเป็น องศาหรือเรเดยี น (radian : rad)
นอกจากน้ีสว่ นประกอบของคล่ืนอกี ส่วนหนึง่ ที่นักเรียนควรรู้จกั คือ หน้าคล่ืน (wavefront) ซึ่งเป็น แนวของ
ตำแหน่งใด ๆ บนคลื่นที่มีเฟสเดยี วกนั เช่น แนวของสันคล่ืนหรือแนวของทอ้ งคลน่ื และหนา้ คลนื่ จะต้ังฉากกบั ทิศทางการ
เคล่อื นที่ของคล่นื ดังรปู ท่ี 2.5

รูปท่ี 2.5 หน้าคล่นื เสน้ ตรงและหน้าคล่ืนวงกลม

การเคลอ่ื นที่ของคลน่ื เป็นการเคลือ่ นทแ่ี บบคาบเช่นเดียวกับการเคลื่อนท่ีแบบฮารม์ อนกิ ส์อยา่ งงา่ ย เมอ่ื พจิ ารณา

ความสมั พันธ์ของคาบและความถ่ขี องคลื่นใดๆ จะเป็นไปตามสมการ
= 1



= 1



เม่อื T คือ คาบ มหี น่วยเปน็ วินาที (s)

f คอื ความถ่ี มหี นว่ ยเปน็ รอบตอ่ วนิ าที หรอื เฮริ ตซ์ (Hz)
และเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดโดยมีทิศทางการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยอัตราเร็วคงตัว และไม่
เปลี่ยนแปลงตวั กลางในการเคลอื่ นที่ ดังรปู ที่ 2.6 เมอื่ เวลาผ่านไป คล่นื จะเคลื่อนที่จากตำแหนง่ A ไปยังตำแหน่ง B ทำให้

ได้ระยะทาง S

รูปที่ 2.6 การเคลือ่ นทข่ี องคล่ืนในช่วงเวลา t1 - t2

จากรปู ที่ 2.6 เมอื่ สังเกตคลืน่ ขบวนนี้ทเ่ี วลา t1 คลน่ื จะอย่ทู ต่ี ำแหน่ง A เมื่อเวลาผา่ นไป t2 คล่ืนอยทู่ ่ีตำแหน่ง B
ดังน้นั คล่นื จะเคลอ่ื นท่ีไดร้ ะยะทางเทา่ กบั S สามารถหาอตั ราเร็ว (v) ของคลืน่ ได้จากสมการ
=



เม่ือ t = t2 – t1

เนอ่ื งจากอตั ราเรว็ ของคล่ืนในตวั กลางเดียวกนั จะมีค่าคงตวั ถา้ พจิ ารณาคล่ืนท่ีเคลอ่ื นทีค่ รบ 1 รอบพอดี

จะได้ว่า

ระยะทาง (S) = ความยาวคลน่ื (λ)

และเวลาทคี่ ลื่นใชเ้ คล่ือนที่จะเท่ากับคาบ (t = T)

จะไดค้ วามสัมพันธเ์ ป็น = λ
หรอื


= λ

เมื่อ v คอื อัตราเร็วของคลนื่ มหี นว่ ยเปน็ เมตรตอ่ วินาที (m/s)

f คอื ความถี่ มีหน่วยเปน็ รอบต่อวินาที หรือ เฮริ ตซ์ (Hz)

λ คอื ความยาวคล่นื มหี น่วยเป็น เมตร (m)

ตวั อยา่ งท่ี 2.1 พจิ ารณาการเคลื่อนท่ขี องคลนื่ ขบวนหน่งึ เม่อื เวลาผ่านไป 2.0 วินาที เกดิ คลื่นจำนวน 5 ลกู คล่นื ความถี่

และคาบการเคลอื่ นที่ของคล่ืนขบวนน้มี คี ่าเท่าไร

วิธที ำ ความถ่ขี องคลน่ื คือจำนวนรอบ หรือ จำนวนลูกคลื่นทเี่ กดิ ขึ้นใน 1 วนิ าที

จากโจทย์ ในเวลา 2 วินาที มจี ำนวนลกู คล่ืนเกิดขึ้น 5 ลูกคลน่ื

แสดงวา่ ถ้าในเวลา 1 วนิ าที จะมีจำนวนลกู คล่นื เกิดข้นึ 5 = 2.5 ลกู คล่นื

2

คล่ืนมคี วามถ่ี 2.5 Hz

และจาก = 1



= 1

2.5

= 0.4

ดังนั้น ความถ่แี ละคาบการเคลือ่ นทขี่ องคล่ืนขบวนนมี้ คี ่าเท่ากับ 2.5 เฮิรตซ์ และ 0.4 วินาที ตามลำดับ

ตัวอย่างท่ี 2.2 คล่นื ขบวนหน่ึงมคี วามถ่ี 400 รอบต่อวินาที มอี ัตราเร็ว 200 เมตรตอ่ วนิ าที จะมีความยาวคลน่ื เทา่ ไร

วิธที ำ จากโจทย์ทราบ f = 400 Hz และ v = 200 m/s

หา λ จาก v = fλ

200 = 400(λ)

λ = 0.5 m

ดงั นัน้ คล่นื ขบวนนจี้ ะมีความยาวคลืน่ 0.5 เมตร

ตัวอยา่ งท่ี 2.3 แหล่งกำเนิดคลนื่ สัน่ ดว้ ยความถ่ี 10 เฮริ ตซ์ เกิดคลนื่ มีระยะหา่ งของสันคลืน่ ลกู ท่หี น่ึงถึงลูกทห่ี า้ เป็น

ระยะ 80 เซนตเิ มตร จงหา

ก. ในเวลา 10 วินาที มีคลนื่ เคลอ่ื นท่ผี ่านจดุ หนึ่งบนตัวกลางไดก้ ีล่ กู คล่นื

ข. เวลาทีอ่ นุภาคหน่งึ บนผวิ ตวั กลางสั่นขนึ้ ลงครบ 1 รอบ เท่ากับเทา่ ไร

ค. อตั ราเร็วของคลนื่ มคี า่ เท่าไร

วิธีทำ จากโจทยเ์ ขียนภาพประกอบไดด้ ังน้ี

จากรปู ระยะจากสันคลื่นลกู ที่ 1 ถงึ สันคล่นื ลูกที่ 5 มคี า่ เทา่ กบั 4λ

จะได้ 4λ = 80 cm

λ= 80 = 20 เซนตเิ มตร = 0.2 เมตร

ก. จากโจทย์ ความถ่ขี องคลืน่ เท่ากบั 10 Hz 4

ในเวลา 1 วนิ าที มจี ำนวนลกู คลื่นเกดิ ข้นึ 10 ลกู คลื่น

ถา้ ในเวลา 10 วนิ าที จะมีจำนวนลูกคลนื่ เกดิ ข้ึน 10 × 10 = 100 ลกู คลน่ื

ดงั นั้น คลืน่ มคี วามถ่ี 10 ลูกคลนื่ ตอ่ วนิ าที หรือ 10 เฮริ ตซ์

ข. เวลาท่ีอนภุ าคบนตวั กลางสัน่ ขึน้ ลงครบ 1 รอบ คอื คาบ
จาก = 1 = 1 = 0.1 s

10

ดังนัน้ เวลาทอี่ นภุ าคหนง่ึ บนผิวตวั กลางสั่นข้นึ ลงครบ 1 รอบเท่ากบั 0.1 วนิ าที
ค. จาก v = fλ

= 10 × 0.2 = 2 m/s
ดงั นนั้ อตั ราเร็วของคล่ืนเท่ากบั 2 เมตรตอ่ วินาที
1.3 สมบตั ขิ องคลนื่
เมื่อคลน่ื เคลื่อนท่ไี ปพบสงิ่ กดี ขวางหรอื ผา่ นตวั กลางต่างชนิดกนั จะทำใหค้ ล่นื นั้นมีพฤติกรรมเปลีย่ นแปลง ไปจาก
เดมิ ซง่ึ เป็นสมบัตเิ ฉพาะตัวของคลน่ื โดยคลน่ื ทกุ ชนดิ จะตอ้ งมสี มบัติเฉพาะตัวทั้ง 4 ประการ ไดแ้ ก่ การสะทอ้ น การหกั เห
การแทรกสอด และ การเลย้ี วเบน
การสะทอ้ นของคลน่ื
การสะท้อน (reflection) เป็นปรากฏการณ์อย่างหนึ่งของคลื่น เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบกับสิ่งกีด
ขวาง จะเกิดการสะท้อนกลับมายังตัวกลางเดิม โดยคลื่นที่เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวาง เรียกว่า คลื่นตกกระทบ
(incident wave) และคล่ืนทสี่ ะทอ้ นออกจากสิ่งกดี ขวาง เรียกว่า คลน่ื สะท้อน (reflected wave)

พิจารณาคลน่ื ในเส้นเชือกกรณีทป่ี ลายเชอื กตรงึ แน่น
และกรณีทปี่ ลายเชอื กแกวง่ ได้อย่างอิสระ

เม่อื ให้คลื่นหน้าตรงเคลื่อนท่เี ข้าหาส่งิ กดี ขวางทมี่ ีผวิ เรยี บตรง โดยทำมมุ ตา่ ง ๆ กบั ส่ิงกดี ขวาง จะพบว่ามุมท่ีหน้า
คลน่ื ตกกระทบกระทำกับผวิ สะท้อน (i1) จะมีคา่ เท่ากบั มุมที่หนา้ คล่ืนสะท้อนกระทำกบั ผวิ สะท้อน (i2) ดงั รูปที่ 2.7

รปู ท่ี 2.7 มุมท่ีหนา้ คล่นื ตกกระทบและหนา้ คลน่ื สะท้อนกระทำกับผิวสะทอ้ น
ถ้าแสดงทศิ ทางการเคล่ือนทข่ี องคลนื่ ดว้ ยเส้นรงั สที ่ีมที ศิ ต้งั ฉากกบั หน้าคลน่ื โดยทศิ ทางการเคล่ือนทีข่ องคล่ืนตก
กระทบจะแสดงด้วย รังสีตกกระทบ (incident ray) ส่วนทิศทางการเคล่ือนที่ของคลื่นสะท้อนจะแสดงด้วยรังสีสะท้อน
(reflected ray) และเสน้ ที่ลากตั้งฉากกบั ผวิ สะท้อน เรยี กว่า เสน้ แนวฉาก (normal line) หรือบางครงั้ อาจเรียกวา่ เส้น

ปกติ มมุ ที่รังสีตกกระทบกระทำกับเส้นแนวฉาก เรียกวา่ มุมตกกระทบ (θ1) และมุมทีร่ งั สสี ะทอ้ นกระทำกบั เส้นแนวฉาก
เรียกวา่ มุมสะท้อน (θ2) โดยมมุ ตกกระทบและมมุ สะท้อนจะมีคา่ เท่ากัน (θ1 = θ2) ดังรูปท่ี 2.8

รปู ที่ 2.8 มมุ ที่รงั สตี กกระทบและรังสีสะท้อนกระทำกบั เสน้ แนวฉาก

จากรปู ท่ี 2.8 เมอ่ื พจิ ารณามุม i1 , i2 , θ1 และ θ2 จะได้ว่า มุม θ1 = i1 และมมุ θ2 = i2
ดงั น้นั การสะท้อนของคลืน่ ตอ้ งเป็นไปตามกฎการสะท้อนของคลื่น ดงั นี้

1. มมุ ตกกระทบเทา่ กบั มมุ สะทอ้ นเสมอ (θ1 = θ2)
2. รังสีตกกระทบ เส้นปกติ รงั สสี ะท้อน อยู่ในระนาบเดียวกนั
หลังจากการสะท้อน ความถี่ของคลืน่ ตกกระทบและคลื่นสะท้อนจะมีค่าเท่าเดิมไมเ่ ปลี่ยนแปลง เนื่องจากเป็น
คลื่นที่มาจากแหล่งกำเนดิ เดยี วกัน ซึ่งจะส่งผลให้ความยาวคลื่นและอัตราเร็วคลื่นไม่เปล่ียนแปลงเช่นกนั นอกจากนี้ ถ้า
การสะท้อนของคลน่ื ไมม่ กี ารสูญเสยี พลงั งาน แอมพลจิ ูดของคลนื่ จะมคี ่าเทา่ เดิมทั้งก่อนและหลงั เกิดการสะท้อน

การหักเหของคลืน่

เมื่อคล่ืนเคล่อื นทผ่ี า่ นตวั กลาง 2 ชนิดท่มี ีสมบัติแตกต่างกันจะทำให้อตั ราเร็ว

คล่ืนเกิดการเปลี่ยนแปลง ซงึ่ สง่ ผลให้ความยาวคลื่นเปลี่ยนแปลงตามไปด้วยเรียก

ปรากฏการณน์ ี้ว่า การหักเห (refraction) โดยอัตราเรว็ และความยาวคล่นื เม่อื คลื่น

เกิดการหกั เหจะเปลยี่ นแปลงเพม่ิ ข้ึนหรือลดลงนนั้ ข้นึ อยู่กบั ความหนาแนน่ ของตัวกลาง

ที่คลืน่ เคลือ่ นที่ผา่ น แต่ปริมาณหน่ึงที่คงทเ่ี สมอ คือ ความถี่ เนอ่ื งจากคลนื่ ตกกระทบ

และคล่นื หกั เหเกิดจากแหลง่ กำเนิดคล่นื เดยี วกัน ความถีข่ องคลืน่ จงึ ต้องเทา่ กบั แหลง่

กำเนิดคลน่ื เสมอ ตัวอยา่ งการหกั เหของคลื่นทีพ่ บได้ในชีวติ ประจำวนั เช่น ภาพของ

ดนิ สอท่อี ยู่ในแกว้ น้ำ ดงั รูปท่ี 2.9

เมอ่ื คลืน่ น้ำคลือ่ นทจี่ ากน้ำลึกไปส่นู ้ำตน้ื จะเกดิ การหักเหถ้าหนา้ คลน่ื รปู ท่ี 2.9 ลกั ษณะของดินสอท่ีเกิดจาก

ตกกระทบขนานกับรอยตอ่ ของตวั กลาง อัตราเร็วคล่ืนและความยาวคล่นื หักเห การหักเหของแสงผ่านน้ำ

จะเปลี่ยนแปลงไป โดยทิศทางของหน้าคลืน่ ไม่เปลี่ยนแปลง ดังรูปที่ 2.10 ก แต่ถ้าหน้าคลื่นตกกระทบทำมุมใด ๆ กับ

รอยตอ่ ของตวั กลาง ทิศทางของหน้าคลื่นหกั เหจะเปลยี่ นแปลงไปดว้ ย ดังรูปที่ 2.10 ข

รปู ที่ 2.10 คลนื่ น้ำเคลื่อนทจี่ ากบรเิ วณน้ำลกึ ไปสูน่ ้ำตนื้

การเคลือ่ นท่ีของคลื่นเมือ่ เกดิ การหักเหอาจแสดงทศิ ทางการเคลอ่ื นทขี่ องคลื่นดว้ ยรงั สีตกกระทบและรังสีสะทอ้ น
แทนหนา้ คล่นื ได้ และเม่ือเปรยี บเทียบการเคล่อื นท่ีของคล่ืนจากบรเิ วณน้ำตื้นไปส่นู ้ำลึกและจากบริเวณน้ำลกึ ไปสู่น้ำต้ืน
จะเปน็ ดงั รูปท่ี 2.11

รปู ที่ 2.11 การเคลอื่ นทข่ี องคลืน่ น้ำจากบรเิ วณน้ำตนื้ ไปบรเิ วณน้ำลกึ และจากบรเิ วณน้ำลกึ ไปบริเวณน้ำตื้น
จากรูปท่ี 2.11 จะเหน็ ได้ว่า เมื่อคล่ืนเคลื่อนท่ีจากน้ำตน้ื ไปส่นู ้ำลกึ ทิศทางของคล่ืนหกั เหจะเบนออกจากเสน้ ปกติ
และถ้าคลื่นเคล่ือนที่จากน้ำลึกไปสู่น้ำตื้น ทิศทางของคลื่นหักเหจะเบนเขา้ หาเส้นปกติ โดยการหักเหของคล่ืนจะเป็นไป
ตาม กฎของสเนลล์ (Snell's law) มใี จความวา่ “สำหรบั ตัวกลางคหู่ น่ึงๆ อตั ราส่วนระหวา่ งคา่ ไซน์ของมมุ ตกกระทบ
กบั ค่าไซนข์ องมุมหักเหจะมคี ่าเท่ากบั อัตราสว่ นระหว่างอัตราเร็วของคลนื่ ตกกระทบกบั อัตราเรว็ ของคลื่นหกั เห”
ความร้เู พ่ิมเตมิ
การหักเหของคลืน่ จะเกิดขึน้ เม่อื คลน่ื เคลอ่ื นทีผ่ า่ นตวั กลางที่แตกต่างกนั ซึง่ ถา้ คลืน่ น้ำเคล่ือนที่จากบริเวณน้ำตื้น
เข้าสบู่ รเิ วณน้ำลึกจะทำให้ทิศทางของคล่ืนหกั เหเบนออกจากเสน้ ปกติ และมุมตกกระทบท่ที ำให้มมุ หกั เหเท่ากบั 90° จะ
เรียกมุมน้วี ่า มมุ วกิ ฤต (critical angle : θc) และเม่ือเพ่มิ มุมตกกระทบใหโ้ ตมากกวา่ มุมวิกฤตคล่ืนจะเกิดการสะท้อน
กลบั มายังตวั กลางเดิม เรยี กปรากฏการณน์ ว้ี ่า การสะทอ้ นกลับหมด (total reflection)

มุมวกิ ฤตและการสะท้อนกลับหมดของคลืน่
จากรปู มมุ θ1 เปน็ มุมตกกระทบทีท่ ำใหม้ ุมหักเหเบนออกจากเสน้ ปกติ มมุ θc คอื มุมวกิ ฤตทที่ ำใหม้ มุ หกั เห
เปน็ 90° และ θ3 เปน็ มมุ ทที่ ำใหเ้ กดิ การสะท้อนกลบั หมด

การแทรกสอดของคลนื่

เมือ่ พจิ ารณาคลืน่ ดล 2 คล่ืนในตัวกลางเดียวกนั ขณะทคี่ ล่ืนทัง้ สองเคล่อื นทม่ี าพบกันจะเกิดการรวมกันเปน็ คล่ืน
ใหม่และเม่ือคล่นื ทง้ั สองเคลอ่ื นท่ีผ่านกนั ไปก็จะมีลกั ษณะเหมือนคล่ืนเดมิ และเคล่อื นท่ีในทิศทางเดมิ เรียกปรากฏการณ์
ว่า การซ้อนทับของคลื่น (superposition) แบ่งออกเป็น 2 กรณี ได้แก่ การรวมกันแบบเสริม และ การรวมกันแบบ

หักล้าง
1. การรวมกันแบบเสรมิ จะเกิดขน้ึ เมอ่ื สนั คลื่นซอ้ นทับกับสนั คลน่ื หรือทอ้ งคลืน่ ซอ้ นทบั กบั ท้องคลน่ื แอมพลจิ ูด

รวมของคล่นื จะมคี า่ มากขนึ้ ดังรปู ท่ี 2.12

2. การรวมกันแบบหักลา้ ง จะเกิดขึ้นเมอื่ สันคลน่ื ซอ้ นทบั กบั ท้องคลื่น แอมพลิจูดรวมของคลืน่ จะมคี ่าน้อยลง ดงั
รูปที่ 2.13

รปู ท่ี 2.12 การรวมกนั แบบเสรมิ รปู ที่ 2.13 การรวมกนั แบบหักล้าง

เมื่อพิจารณาคลื่นต่อเนื่องทีเ่ กิดจาก แหล่งกำเนิดอาพันธ์ (coherent source) ซึ่งทำให้เกิดคลื่นที่มคี วามถ่ี

เท่ากนั และมีเฟสตรงกัน เมื่อคลืน่ ท้ัง 2 ขบวนเดินทางมาพบกัน จะเกิดการรวมกันของคล่ืนโดยปรากฏเป็นลวดลายการ

แทรกสอด เรยี กปรากฏการณน์ ้วี า่ การแทรกสอด (interference) การแทรกสอดแบบเสริมจะทำใหแ้ อมพลิจดู ของคลนื่

สงู ขึ้น และการแทรกสอดแบบหักล้างจะทำให้แอมพลิจดู ของคลืน่ เปน็ ศนู ย์ ดงั รูปที่ 2.14

รูปที่ 2.14 ลวดลายการแทรกสอด

การแทรกสอดของคลื่นจะเกิดอนั ตรกิรยิ าระหว่างคลนื่ 2 รปู แบบ ไดแ้ ก่
1. การแทรกสอดแบบเสริม (constructive interference) จะเกิดขึ้นเม่ือส่วนทีเ่ ป็นสันคลื่นพบกับสันคล่นื

หรือส่วนที่เป็นท้องคลื่นพบกับท้องคลื่น คลื่นลัพธ์จะเกิดจากการรวมกันของคลื่นท ำให้มีแอมพลิจูดมากขึ้น เรียกว่า

ปฏิบพั (antinode : A) สำหรับคลื่นน้ำจะสงั เกตได้วา่ ผิวน้ำท่ีตำแหนง่ น้มี ีระดับสงู สุดหรือต่ำสดุ

2. การแทรกสอดแบบหักล้าง (destructive interference) จะเกิดขึ้นเมื่อส่วนที่เป็นสันคลื่นพบกับส่วนที่
เป็นท้องคลื่น แอมพลิจูดของคลื่นทั้งสองจะหักล้างกันทำให้คลื่นลัพธ์มีแอมพลิจูดเป็นศูนย์ เรียกว่า บัพ (node : N)
สำหรับคล่ืนน้ำจะสังเกตไดว้ ่า ผิวน้ำทตี่ ำแหน่งนจ้ี ะเรยี บและไมก่ ระเพอื่ ม

S1 S2

รปู ที่ 2.15 ตำแหน่งปฏิบพั และบัพบนลวดลายการแทรกสอด
จากรปู ที่ 2.15 แหลง่ กำเนิดคลืน่ อาพันธ์ 2 แหลง่ (S1 และ S2) อยหู่ า่ งกนั เป็นระยะหนงึ่ ใหก้ ำเนดิ คลื่นตอ่ เนอ่ื ง
ซึง่ เคลอ่ื นทม่ี าพบกันและเกดิ การแทรกสอด
โดย จุดสีขาว หมายถึง ตำแหนง่ ปฏบิ ัพ (A) เกดิ จากสันคลนื่ รวมกับสันคลืน่

จดุ สแี ดง หมายถึง ตำแหน่งปฏิบพั (A) เกิดจากทอ้ งคลนื่ รวมกบั ทอ้ งคลน่ื
จดุ สองสี หมายถึง ตำแหนง่ บัพ (N) เกิดจากสนั คลนื่ รวมกบั ท้องคลืน่
เมื่อลากเสน้ จดุ ทเี่ กดิ การแทรกสอดแบบเสรมิ กนั จะได้แนวปฏิบพั และเมอ่ื ลากเส้นจดุ ทเ่ี กิดการแทรกสอดแบบ
หกั ลา้ งจะไดแ้ นวบัพดงั เช่นรปู ที่ 2.14
การเล้ยี วเบนของคล่นื
เมื่อคลืน่ เดินทางไปพบสิ่งกีดขวาง นอกจากจะเกดิ การสะท้อนแล้วยังแสดงสมบัติอื่นได้ โดยเมื่อนักเรยี นสังเกต
คลน่ื ผิวน้ำในแหลง่ น้ำแหง่ หน่งึ ท่ีเดนิ ทางไปพบกบั กอ้ นหินซงึ่ เปน็ สิง่ กดี ขวาง จะพบว่า มีคลน่ื น้ำบางสว่ นแผ่จากขอบของ
กอ้ นหนิ ไปยังด้านหลังกอ้ นหนิ นนั้ แสดงว่าคลื่นเคลอื่ นทอี่ ้อมผ่านสิง่ กดี ขวางน้ันได้ เรยี กปรากฏการณ์นว้ี ่า การเล้ียวเบน
(diffraction)

รปู ท่ี 2.16 การเลย้ี วเบนของคลื่นออ้ มสง่ิ กดี ขวาง

ความรเู้ พิม่ เติม

เมื่อให้คลื่นผิวน้ำที่มีหน้าคลื่นเป็นเส้นตรงและมีความยาว
คลื่นคงที่เคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางที่มีลักษณะเป็นช่องเปิด
คลื่นจะเกิดการเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดนี้ไปโดย คริสเตียน

ฮอยเกนส์ (Christiaan Huygens) ได้เสนอหลักของฮอย
เกนส์ ที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์เลี้ยวเบนของคลื่นได้ มี
ใจความว่า “ทุกๆ จุดบนหน้าคลื่นจะเปน็ แหลง่ กำเนิดคลืน่

ใหม่ ซึ่งให้กำเนิดคลื่นวงกลมที่มีเฟสเดียวกัน เคลื่อนที่
ออกไปจากจดุ กำเนดิ คลื่นน้ัน ๆ” โดยปัจจยั ทเ่ี ป็นตวั กำหนด
ลักษณะการเลี้ยวเบนของคล่ืน คือ ความกว้างของชอ่ งเปิด

คลื่นจะเกิดการเลีย้ วเบนได้แตกต่างกันเมื่อความกว้างของ
ชอ่ งเปิดแตกต่างกัน
ถ้าช่องเปิดมีความกว้างเทา่ กับหรือน้อยกวา่ ความยาวคลน่ื คล่นื จะเลี้ยวเบนไดด้ ีโดยไมเ่ กิดการแทรกสอดซึ่งคล่ืน

ที่แผอ่ อกมาจะมีลักษณะเป็นคล่ืนวงกลมชัดเจน แต่ถ้าช่องเปิดมีความกวา้ งมากกวา่ ความยาวคล่ืนคลืน่ จะเลี้ยวเบนและ
เกดิ การแทรกสอดด้วย

การเล้ยี วเบนผ่านชอ่ งเปิด การเลย้ี วเบนผา่ นช่องเปิด
ที่มีความกว้างน้อยกว่าความยาวคลน่ื ทีม่ คี วามกว้างมากกว่าความยาวคล่นื

และในกรณีที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านช่องเปิด 2 ช่องที่มีความ
กว้างน้อยกว่าความยาวคลื่น ช่องเล็กๆ นั้นจะทำหน้าที่
เสมือนเปน็ แหล่งกำเนดิ คล่ืน 2 แหลง่ ทำใหค้ ลน่ื ทีเ่ ลีย้ วเบน
ผ่านชอ่ งเปดิ น้เี กดิ การแทรกสอดไดเ้ ชน่ กนั

การเลย้ี วเบนและแทรกสอดของคลืน่
ทีเ่ คลอื่ นท่ีผา่ นชอ่ งเปดิ 2 ชอ่ ง

ว30193 วิทยาศาสตรก์ ายภาพ 2

บทท่ี 2
คล่นื

2. เสยี งและการไดย้ นิ

ในชีวิตประจำวนั นกั เรียนจะพบวา่ วตั ถุท่ีเกิดการสั่นจะมเี สยี งเกดิ ข้ึน เช่น สง่ิ ของทต่ี กกระทบพืน้ การตีกลองทำ

ให้หนา้ กลองส่นั การดีดสายกีตาร์ทที่ ำใหส้ ายกีตาร์ส่ัน รวมถึงการเปล่งเสียงของมนุษย์ทำให้เกิดเสียงได้เช่นกัน เนื่องจาก
ขณะพูด อากาศจากปอดจะเดนิ ทางมายังกลอ่ งเสียงที่มเี ส้นเสียงอยู่ อากาศจะทำใหเ้ สน้ เสยี งส่ันและเกดิ เสียงขึ้น

เสียง (sound) เป็นคลื่นกลที่ต้องอาศยั ตัวกลางในการถ่ายโอนพลังงาน เกิดจากการส่ันสะเทือนของตัวกลาง

หรอื วัตถุ เมอื่ คลนื่ เสียงเคล่อื นทผี่ า่ นตัวกลางจะทำให้ตัวกลางเกิดการอัดและขยายตวั ในทศิ ทางเดียวกับการเคลื่อนท่ีของ
เสยี ง จึงจัดเป็นคลนื่ ตามยาว เสยี งเคลื่อนทผ่ี า่ นสสารได้ทง้ั 3 สถานะ ไดแ้ ก่ ของแขง็ ของเหลว และแก๊ส แต่ไม่สามารถ
เคลื่อนท่ผี า่ นสุญญากาศซ่ึงเป็นบรเิ วณทไ่ี มม่ ีตัวกลางได้

เมื่อวัตถุหรือแหล่งกำเนิดเสียงเกิดการสั่นสะเทือนในตัวกลางที่เป็นอากาศ จะทำให้อนุภาคของอากาศที่อยู่
โดยรอบเกิดการส่นั ตามแหลง่ กำเนิด แล้วถา่ ยโอนพลงั งานไปยังอนภุ าคทอ่ี ยถู่ ัดไปและเป็นเชน่ นี้ไปเรือ่ ย ๆ โดยขณะที่ถา่ ย
โอนพลังงาน ความดันอากาศบางตำแหน่งจะมีค่าเพิ่มขึ้น เรียกว่า ช่วงอัด (compression) และตำแหน่งที่ความดัน

อากาศลดลง เรียกว่า ช่วงขยาย (rarefaction) โดยการสั่นสะเทือนจากช่วงอัดถึงช่วงอัดหรือช่วงขยายถึงช่วงขยาย
คลื่นเสยี งจะเคล่อื นทคี่ รบหนึง่ รอบพอดี

รูปที่ 2.17 ช่วงอดั และชว่ งขยายของคลืน่ เสยี ง

เน่อื งจากคล่นื เสียงเปน็ คล่นื ทอ่ี าศัยตัวกลางในการเคลอ่ื นที่ สมบตั ิของตัวกลางจึงมผี ลต่ออตั ราเร็วของเสียงโดย

อัตราเร็วของเสียงในตัวกลางที่เป็นของแข็งจะมีค่ามากทีส่ ุด รองลงมาคือของเหลวและแก๊ส ตามล ำดับ คลื่นเสียง ไม่

สามารถเดนิ ทางได้ในอวกาศ เนื่องจากเปน็ บรเิ วณทม่ี ีสภาวะสญุ ญากาศ จึงไมม่ ตี ัวกลางในการถา่ ยโอนพลังงานของคล่ืน

เสยี ง

ตารางที่ 2.1 อัตราเร็วของเสยี งในตวั กลางต่าง ๆ

ของแขง็ ของเหลว (25 °C) แกส๊ (0 °C)

ตัวกลาง อัตราเร็ว (m/s) ตวั กลาง อตั ราเรว็ (m/s) ตวั กลาง อตั ราเร็ว (m/s)

อะลมู เิ นียม 6,420 นำ้ กลนั่ 1,497 แกส๊ ไฮโดรเจน 1,284

เหลก็ 5,960 ปรอท 1,450 แก๊สฮเี ลียม 965

แก้ว 3,980 เคโรซนี 1,324 อากาศ (20 °C) 343

ตะก่วั 2,160 เมทลิ แอลกอฮอล์ 1,103 อากาศ 331

จากตารางที่ 2.1 จะเห็นได้วา่ อตั ราเรว็ ของเสยี งขนึ้ อย่กู บั ชนิดของตัวกลางที่เสยี งเคลื่อนทีผ่ า่ น โดยทวั่ ไปเสยี งจะ

เดินทางในอากาศด้วยอัตราเร็วประมาณ 340 เมตรต่อวินาที ที่อุณหภูมิประมาณ 20 องศาเซลเซยี ส ถ้าอุณหภูมิของ

อากาศเปลี่ยนแปลง ก็จะทำให้อัตราเร็วเสียงเปลี่ยนแปลงไปด้วย ที่อุณหภูมิต่ำ อนุภาคของอากาศจะมีพลังงานต่ำจึง

ค่อนข้างอยู่นิ่งหรือเคลื่อนไหวน้อย ทำให้ถ่ายโอนพลังงานได้ไม่ดี เสียงจึงเดินทางได้ช้า เมื่ออุณหภมู ิสูงขึ้น อนุภาคของ

อากาศจะมพี ลังงานมากข้ึน จึงส่ันไดง้ า่ ยและถ่ายโอนพลังงานไดด้ ีขึ้น เสยี งจงึ เดินทางในอากาศร้อนไดเ้ รว็ กว่าอากาศเย็น

นั่นเอง

2.1 สมบตั ิของเสียง

เสยี งเป็นคลน่ื กลชนิดหน่งึ จึงมสี มบตั ิของคลืน่ ทง้ั 4 ประการ ไดแ้ ก่ การสะทอ้ น การหักเห การแทรกสอดและการ
เล้ียวเบนได้เช่นเดยี วกบั คล่ืนชนิดอื่น ๆ

การสะท้อนของเสียง
การสะท้อนของเสยี งเกดิ ขน้ึ เมื่อเสยี งเคลอ่ื นทไี่ ปตกกระทบวัตถุหรอื สงิ่ กีดขวางท่ีมขี นาดเท่ากบั หรอื มากกวา่ ความ

ยาวคลน่ื ของคลืน่ เสยี งนั้น การสะท้อนของเสยี งเปน็ ไปตามกฎการสะท้อน ดงั นี้

1. ทศิ ทางของคลื่นตกกระทบ ทศิ ทางของคลนื่ สะทอ้ น และเส้นปกติอยู่บนระนาบเดยี วกนั
2. มุมตกกระทบเท่ากับมมุ สะท้อน
ในกรณีท่ีคลื่นเสยี งทีเ่ คล่ือนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นนอ้ ยไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นมาก เช่น คลื่น

เสยี งทีส่ ะท้อนจากผนังหรือกำแพง จะเป็นการสะท้อนปลายปดิ คลน่ื สะทอ้ นจะมเี ฟสเปลีย่ นไป 180 องศา เชน่ กนั กับการ
สะท้อนของคลน่ื ในเสน้ เชือกท่ปี ลายตรึงแนน่ แต่ถา้ คลื่นเสียงเคลื่อนท่ีจากตัวกลางที่มคี วามหนาแนน่ มากไปสู่ตัวกลางท่ีมี
ความหนาแน่นนอ้ ย คลนื่ สะทอ้ นจะมเี ฟสเดิม เช่นเดยี วกับการสะทอ้ นของคลนื่ ในเส้นเชือกทป่ี ลายอิสระ

การสะท้อนของเสยี งทีพ่ บไดใ้ นชีวิตประจำวนั เช่น การตะโกนภายในห้องประชมุ ใหญๆ่ จะได้ยินเสียงท่ตี ะโกน
ออกไปสะทอ้ นกลับมา เพราะเสยี งจะเคลื่อนทไ่ี ปกระทบผนังห้อง เพดาน และพื้นห้อง แลว้ สะทอ้ นกลับมายงั ผฟู้ ังอีกคร้ัง
เสียงสะท้อนเช่นนี้เรียกว่า เสียงสะท้อนกลับ (echo) โดยทั่วไป เสียงที่ผ่านไปยังสมองเพื่อประมวลผลจะใช้เวลา

ประมาณ 1/10 วินาที ดังนัน้ ถา้ เสียงที่สะทอ้ นกลับมายงั หชู า้ กวา่ เสียงทตี่ ะโกนออกไปมากกวา่ 1/10 วนิ าที หูจะสามารถ
แยกเสยี งตะโกนและเสียงที่สะทอ้ นกลับมาได้

การสะท้อนของคล่ืนเสยี งนำามาใช้ประโยชน์ เชน่ เครอ่ื งอัลตราซาวด์ (ultrasound) เป็นการใชค้ ล่นื เหนอื เสยี ง

ทมี่ คี วามถี่มากกว่า 20,000 เฮิรตซ์ สง่ ออกไปเปน็ แถบเลก็ ๆ จึงสามารถโฟกัสเฉพาะจุดทตี่ ้องการสังเกตได้ทางการแพทย์
จะใช้คลน่ื นี้ในการตรวจสอบอวัยวะตา่ งๆ ในร่างกายมนุษย์ เชน่ การตรวจครรภ์ การสลายนว่ิ ใหแ้ ตกเปน็ ชน้ิ เล็กๆ เพอ่ื ให้
ร่างกายขับออกมาทางปัสสาวะ การตรวจเนื้องอกและมะเร็ง ด้านทันตกรรมก็ใช้คลื่นเหนือเสียงในการสลายหินปูนท่ี

เกาะตดิ กับฟัน หรืออาจใช้ทำความสะอาดส่งิ ของต่างๆ ได้ เชน่ แว่นตา ตลบั ลูกปนื ช้นิ ส่วนอเิ ล็กทรอนกิ ส์ตา่ ง ๆ

ก. การตรวจครรภ์ ข. การตรวจสอบอวยั วะในรา่ งกายมนษุ ย์

รูปที่ 2.18 การใชก้ ารสะท้อนของคล่นื เหนือเสียงในทางการแพทย์

สตั วห์ ลายชนิดสามารถรับรถู้ ึงเสยี งทีม่ ีความถเี่ กินขีดจำากัดของมนุษย์ได้ เชน่ สนุ ขั การฝกึ สุนัขจะใช้นกหวดี ทใ่ี ห้

เสียงที่มีความถี่เหนือเสียงที่มนุษย์รับรู้ แต่สุนัขสามารถรับรู้และปฏิบัติตามคำสั่งได้ ค้างคาวจะใช้การส่งเสียงเพื่อหา

เส้นทางในท่ีมืดและการลา่ เหยื่อ โดยจะส่งเสยี งที่มีความถ่สี ูงมากถึง 100,000 เฮริ ตซ์ แลว้ ฟังเสียงทีส่ ะท้อนกลับมา โลมา

สามารถส่งเสียงความถสี่ งู ในการสื่อสารกนั หาเส้นทางในมหาสมทุ ร และหาเหยื่อ ชาวประมงบางกลมุ่ จะติดเคร่อื งกำเนิด

เสียงเล็ก ๆ ไว้ทต่ี าข่ายจับปลาเพ่อื ไม่ให้โลมาเข้ามาใกล้ และมกี ารใช้เครอ่ื งมอื ลกั ษณะนีก้ ับนกั ดำนำ้ เพอ่ื ปอ้ งกนั ปลาฉลาม

ได้

รูปท่ี 2.19 การใชเ้ สียงเพ่ือคน้ หาเหยือ่ ของคา้ งคาวและโลมา

ความร้เู พ่มิ เติม

นอกจากเครอ่ื งอัลตราซาวดแ์ ลว้ หลักการสะทอ้ นของเสียง

ยงั นำไปใชก้ ับ เครื่องโซนาร์ (sonar) ซ่ึงย่อมาจาก sound navigation

and Ranging เป็นเครอ่ื งกำเนดิ คลื่นเสียงที่มีความถ่สี งู ในชว่ ง

20,000 – 50,000 เฮริ ตซ์ ซง่ึ เป็นชว่ งความถี่เสยี งทีม่ นษุ ยไ์ มไ่ ด้ยิน

แตส่ ัตว์บางชนดิ จะไดย้ ินเสียงนี้ เชน่ ค้างคาว สุนขั โลมา เสยี งโซนาร์

มีความถส่ี งู จงึ มีความยาวคล่ืนสั้น ทำให้คลืน่ เสียงเคลอ่ื นท่ีออกไปเป็น

ลำแคบ ๆ และสะท้อนออกจากวตั ถทุ ม่ี ขี นาดเลก็ ได้ดี เชก่นารกใชาค้รลตื่นรเวสจยี หงจาาฝกูงเปครลอ่ื างขโซอนงเารรือ์ในปกราะรมตรงวกจาหราตวัตรถวุใจตห้นา้ำ
เครื่องโซนาร์สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ
ได้

แหล่งน้ำมนั การตรวจสอบรอยรว่ั ในชน้ิ โลหะ การวัดความลึกของทะเล คลน่ื เสียงจากเครอ่ื งโซนารจ์ ะเดินทางผ่านน้ำลง

ไปกระทบกับวัตถหุ รอื พนื้ ทะเล แล้วจะสะท้อนกลับมายงั เครอ่ื งโซนาร์ จากน้ันเครือ่ งโซนารจ์ ะวดั เวลาในการเคล่ือนที่ของ

คล่ืนเสียงทัง้ ไปและกลับ แลว้ นำข้อมลู ท่ไี ด้มาคำนวณหาระยะทางทค่ี ล่ืนเสยี งเดนิ ทางได้จากสมการ

การหักเหของเสียง
เมื่อคลื่นเสียงเคลือ่ นที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตวั กลางหน่ึงจะเกิดการหักเหเช่นเดียวกบั คล่ืนน้ำโดยเมื่อคล่นื

เสยี งเคลือ่ นทผ่ี า่ นอากาศร้อนซ่งึ มคี วามหนาแน่นน้อย จะมอี ัตราเรว็ สงู และถา้ เคลื่อนทีผ่ ่านอากาศเย็นซึง่ มคี วามหนาแนน่
มาก จะมอี ตั ราเร็วต่ำ

ในชวี ิตประจำวนั จะพบปรากฏการณธ์ รรมชาตทิ ี่แสดงถึงการหกั เหของคลื่นเสียงได้ น่นั คือ การเกิดฟ้าแลบ แต่

ไมไ่ ด้ยนิ เสียงฟ้ารอ้ ง ซ่งึ เกิดจากการหักเหของคลนื่ เสียงทเ่ี ดนิ ทางผ่านอากาศทม่ี ีอุณหภมู ิตา่ งกัน โดยบริเวณทีส่ ูงอากาศจะ
มีอุณหภูมติ ่ำและเหนอื พืน้ ดินอากาศจะมีอุณหภูมิสงู กว่า เมื่อคล่ืนเสียงเดนิ ทางจากตวั กลางทม่ี ีความหนาแน่นมากไปยัง
ตวั กลางทีม่ คี วามหนาแนน่ น้อย จะทำใหค้ ลนื่ เสียงเกดิ การสะทอ้ นกลับหมดและหกั เหกลบั ไปยงั ทอ้ งฟ้าดา้ นบนเช่นเดิม จึง

ทำใหไ้ มไ่ ดย้ ินเสียงฟ้ารอ้ ง

ปรากฏการณธ์ รรมชาติทเ่ี กิดจากการหักเหของเสียง
การเห็นฟา้ แลบแตไ่ มไ่ ด้ยนิ เสียงฟา้ ร้อง

การแทรกสอดของเสยี ง
เมื่อคลืน่ เสียง 2 คลื่นที่เกิดจากแหลง่ กำเนิดอาพันธเ์ ดนิ ทางมาพบกัน จะเกิดการแทรกสอดได้ 2 แบบ คือ การ

แทรกสอดแบบเสรมิ กนั ท่ที ำให้เกดิ เสียงดังขึ้น และการแทรกสอดแบบหักลา้ งที่ทำใหเ้ สยี งที่เบาลง
ถา้ นกั เรยี นทดลองโดยใช้ลำโพง 2 ตัว ทใี่ ห้กำเนดิ สญั ญาณเสียงทเี่ หมอื นกันทกุ ประการ วางลำโพงท้งั สองใหห้ ่าง

กันคา่ หนงึ่ แล้วเดินไปยังต่ำแหนง่ ต่าง ๆ ด้านหนา้ ลำโพงท้ังสอง จะพบว่า ทีต่ ่ำแหนง่ ตา่ ง ๆ เสียงที่ได้ยินจากลำาโพงจะ
แตกตา่ งกนั โดยจะได้ยนิ เสียงดงั และเสยี งเบาสลบั กัน ดังรปู ที่ 2.20 ปรากฏการณ์นีก้ ็คอื การแทรกสอดของคล่ืนเสียง ซ่ึง
มลี กั ษณะเชน่ เดยี วกับการแทรกสอดของคลืน่ ผวิ น้ำ โดยตำแหนง่ ท่ีได้ยินเสยี งดังจะเกดิ จากคลน่ื เสยี งซอ้ นทบั กันแบบเสรมิ
หรือปฏบิ ัพ และตำแหนง่ ท่ีได้ยนิ เสียงเบาเกดิ จากคลืน่ เสียงซอ้ นทบั กันแบบหักล้างหรือบพั

รปู ที่ 2.20 การแทรกสอดของคล่นื เสยี ง
การเล้ียวเบนของเสยี ง

ในชวี ติ ประจำวนั นักเรียนอาจเคยได้ยินเสียงท่ดี ังมาจากอีกดา้ นหนึง่ ของกำแพง หรือไดย้ ินเสยี งที่ลอดผา่ นเข้ามา
ทางหนา้ ตา่ งหอ้ งเรยี น โดยทีน่ ักเรียนมองไม่เห็นแหลง่ กำเนดิ เสียง นกั เรยี นคดิ ว่าปรากฏการณ์น้คี ืออะไรเกิดข้นึ ได้อย่างไร
ให้ศึกษาจากกิจกรรมที่ 2.2

กิจกรรมท่ี 2.2 เสยี งกับการเลีย้ วเบน
จดุ ประสงค์

เพอื่ ศึกษาสมบัติการเล้ียวเบนของเสียง
คำถามกอ่ นกิจกรรม

ถา้ มแี หลง่ กำเนดิ เสียงบริเวณดา้ นหลงั ของประตใู นหอ้ งเรยี น เม่ือฟงั เสยี งจากดา้ นนอกประตหู ้องเรียนที่ตำแหน่ง
ต่าง ๆ เสยี งท่ีไดย้ นิ จะแตกตา่ งกันหรือไม่ อย่างไร
วัสดอุ ุปกรณ์

1. เครอื่ งกำเนดิ สญั ญาณเสียง
2. ลำโพง
3. เทปกาวสำหรบั ตดิ ทีพ่ ้นื เพ่ือใชก้ ำหนดตำแหนง่ ในการฟังเสียง
วธิ ีปฏบิ ัติ
1. ตอ่ เคร่ืองกำเนดิ สญั ญาณเสยี งกับลำโพง 1 ตวั ปรับความถขี่ องเสียงไปท่ี 1 กโิ ลเฮริ ตซ์ และปรับความดังของ
เสียงใหเ้ หมาะสม นำลำโพงไปวางบริเวณดา้ นหลงั ของประตูในหอ้ งเรียนซึ่งเปิดอยู่
2. ฟังเสียงจากด้านนอกประตูห้องเรียนที่ตำแหน่ง A, B และ C โดยใช้เทปกาวติดที่พื้นเพื่อกำหนดตำแหน่งใน
การรับฟังเสียง ดังรปู

3. สงั เกตและเปรยี บเทยี บความแตกต่างของเสียงทไ่ี ด้ยนิ ท่ีตำแหน่งตา่ ง ๆ แล้วบนั ทึกผล
คำถามทา้ ยกิจกรรม

1. เหตใุ ดนักเรียนจงึ ไดย้ นิ เสียงจากลำโพงเมอ่ื อยูน่ อกห้องเรยี น ทัง้ ๆ ท่ลี ำโพงอยู่ภายในหอ้ งเรยี น
2. เมอื่ เปรยี บเทียบเสยี งจากลำโพงระหวา่ งการฟังในหอ้ งเรยี นกับนอกห้องเรียนแตกตา่ งกนั หรือไม่ อย่างไร
3. เมอื่ ฟังเสยี งทตี่ ำแหนง่ A, B และ C เสยี งที่ได้ยนิ มคี วามแตกตา่ งกันหรอื ไม่ อย่างไร
4. ถา้ เสยี งเคล่อื นทใี่ นแนวตรงจากแหลง่ กำเนดิ โดยไมเ่ ปล่ยี นทศิ ทาง นักเรยี นคดิ ว่าจะไดย้ ินเสยี งทตี่ ำแหน่ง
A และ B หรือไม่
5. ถ้านักเรยี นเดินห่างจากประตูหอ้ งไปเร่ือย ๆ เสยี งทีน่ กั เรยี นไดย้ ินจะเปน็ อย่างไร

จากกจิ กรรมที่ 2.2 จะเหน็ ไดว้ ่า เมอื่ อยู่นอกหอ้ งเรยี นกส็ ามารถได้ยนิ เสียงที่ดังออกมาจากในห้องเรียนได้และที่
ตำแหนง่ A ซ่ึงอยดู่ ้านหลังส่ิงกดี ขวางจะไดย้ นิ เสยี งเบากวา่ ทีต่ ำแหนง่ B และ C จงึ สรปุ ได้วา่ คล่นื เสียงสามารถเดนิ างออ้ ม
สิง่ กีดขวางมายังผู้ฟงั ได้ โดยคลืน่ เสียงจะแผก่ ระจายออกจากแหลง่ กำเนิดเสยี งเปน็ หน้าคล่ืนวงกลมออกไปทุกทิศทาง เมอื่
สว่ นหน่งึ ของคลนื่ เสยี งแผ่กระจายผา่ นชอ่ งเปิดใดๆ จะสามารถเดนิ ทางอ้อมไปยังด้านหลงั ของสง่ิ กีดขวางได้เช่นเดียวกับ
คล่ืนน้ำ

รปู ท่ี 2.21 การเลย้ี วเบนของคลน่ื เสยี ง

2.2 ความเข้มเสียงและการได้ยิน

เมื่อเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงเดนิ ทางมาถึงหูผูฟ้ ัง กลไกการทำงานของหจู ะส่งผลให้ผู้ฟงั ได้ยินเสียงการไดย้ ิน
เสียงของผู้ฟังมีท้ังเสียงสูง เสียงต่ำ เสียงดัง หรือเสียงเบาแตกต่างกนั ไป ซึง่ ลักษณะดังกล่าวนั้นเป็นธรรมชาติของเสียง
โดยท่วั ไปแลว้ มนุษย์ได้ยนิ เสียงทมี่ ีความถี่ตง้ั แต่ 20 - 20,000 เฮิรตซ์ และมีระดบั เสยี งต้ังแต่ 0 – 120 เดซิเบล เสียงท่ีมี

ระดบั เสยี งมากๆ จดั เป็นมลพษิ ของเสยี ง จะสง่ ผลกระทบต่อการไดย้ ินเสียงหรืออาจทำใหห้ หู นวกได้
ความเข้มเสียงและระดบั เสียง

การเกิดคลืน่ เสยี งเป็นการถ่ายโอนพลังงาน โดยพลังงานเสยี งที่ตกตั้งฉากบนหนึง่ หน่วยพืน้ ท่ีตอ่ หนึง่ หน่วยเวลา

เรียกวา่ ความเข้มเสยี ง (sound intensity) ซึ่งเสียงทีม่ แี อมพลจิ ดู มากจะมีพลงั งานมาก ทำให้มคี วามเขม้ เสียงมาก จึง
เป็นเสียงดัง ส่วนเสียงทีม่ ีแอมพลิจูดน้อยจะมพี ลังงานน้อย ทำใหม้ คี วามเขม้ เสียงน้อย จึงเป็นเสยี งเบา

รปู ท่ี 2.22 เครอ่ื งวัดระดบั เสียง ความดังของเสียง (loundness) เป็นการรับรูข้ องเสียงจากการได้
ยิน ซึ่งจากการทดสอบการได้ยินเสยี งของคนปกติ พบว่า เมื่อความเขม้ เสียง
เพ่มิ ข้ึนจากเดิม 2 เทา่ เสยี งที่ไดย้ ินจะไม่ไดด้ งั เพ่มิ ข้นึ 2 เท่า แตจ่ ะดงั เพิ่มข้ึน
เพยี งเลก็ น้อยเทา่ นนั้ การวดั ความดงั ของเสียงจงึ ใชป้ รมิ าณท่ี เรยี กว่า ระดับ

เสียง (sound level : β) ในการบอกความดงั ของเสียงแทนความเข้มเสียง

มหี นว่ ยเป็น เบล (bel) ระดับเสียงทมี่ นษุ ย์ไดย้ ินมีค่าอยูร่ ะหว่าง 0 – 12 เบล
ซึ่งเบลเป็นหน่วยใหญ่ ในทางปฏิบัติจึงใช้หน่วย เดซิเบล (decibel) แทน
เสียงทีม่ นษุ ยไ์ ด้ยินจงึ มีระดับเสียงอยรู่ ะหว่าง 0 – 120 เดซเิ บล การวัดระดับ
เสียงจะใช้เครื่องมอื วัดทีส่ ามารถอ่านคา่ ระดบั เสยี งในหนว่ ยเดซิเบลไดโ้ ดยตรง



ความรู้เพิม่ เติม
หขู องมนษุ ย์แบง่ ออกเปน็ 3 ส่วน คือ หูชั้นนอก หูช้ันกลาง และหูชัน้ ใน แต่ละส่วนจะมหี น้าท่แี ตกต่างกัน ดังนี้

ส่วนประกอบของหู
1. หูชน้ั นอก (external ear) ประกอบด้วยใบหู ช่องหู และเยอื่ แก้วหู ทำหน้าท่ีรับเสยี งจากภายนอก เมอื่ เสียง
เดนิ ทางมาถงึ หู ลักษณะของใบหทู ีโ่ คง้ จะทำหน้าทเ่ี ป็นช่องรับเสยี งแล้วรวบรวมคล่ืนเสยี งสง่ ต่อไปยังชอ่ งหู ส่วนปลายของ
ชอ่ งหจู ะมีเย่อื แก้วหู ซึ่งเปน็ เนอื้ เย่ือเล็กๆ ทถี่ กู ดึงใหต้ ึงเหมอื นหน้ากลอง เม่อื เสยี งเดนิ ทางไปถึงเย่อื แกว้ หจู ะทำให้เย่อื แกว้
หสู ่ัน แล้วส่งตอ่ พลงั งานเสียงไปยงั หชู ้นั กลาง
2. หชู นั้ กลาง (middle ear) อย่ถู ดั จากแก้วหูเขา้ ไป มีลกั ษณะเป็นโพรงอากาศที่ภายในมกี ระดกู 3 ช้ิน ได้แก่
กระดูกค้อนอยู่ชิดแนบกับแก้วหู กระดูกโกลนมีฐานวางปิดช่องที่ต่อไปยังหูชั้นใน และกระดูกทั่งท ำหน้าที่ส่งต่อ
แรงสั่นสะเทือนของเสียงไปยังหูชั้นใน นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ปรับความดันอากาศภายในให้เท่ากับความดันอากาศ
ภายนอก โดยอาศยั ทอ่ ท่ตี ิดตอ่ กบั โพรงอากาศ หากความดนั ไม่เทา่ กันจะทำให้หอู อื้ และได้ยนิ เสยี งไมช่ ดั เจน
3. หูชั้นใน (inner ear) ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน ได้แก่ คอเคลีย (cochlea) และท่อคร่ึงวงกลม 3 ท่อ
ตั้งฉากซึ่งกันและกัน ทำหน้าที่รับการทรงตัวของร่างกายและการเคลื่อนไหวของศีรษะ ส่วนคอเคลียเป็นทอ่ ขดคล้ายรูป
หอยโข่ง ภายในคอเคลียมขี องเหลวท่ีมเี ซลลร์ บั ความสน่ั สะเทอื น เมอื่ เสียงสง่ ผา่ นมายังคลอเคลยี จะทำใหข้ องเหลวทีอ่ ยู่ใน
คลอเคลยี สั่นและแปลงเปน็ สญั ญาณไฟฟา้ สญั ญาณไฟฟา้ จะถูกส่งไปยังเซลลป์ ระสาทและส่งต่อไปยงั สมองเพอ่ื รบั รกู้ ารได้
ยนิ และแปลขอ้ มูลใหเ้ ราเข้าใจวา่ เสียงท่ีไดย้ ินเปน็ เสียงอะไร

เนื่องจากเสียงที่มีความเข้มมากหรือดังมากเกินไปอาจเป็นอันตรายทำให้หูหนวกได้ เช่น เสียงฟ้าผ่า เสียง
เครื่องบนิ ไอพ่น และ เสียงทม่ี ีความดังไม่มากแต่ไดย้ นิ เปน็ เวลานานหลายชว่ั โมงก็อาจเปน็ อนั ตรายได้ เช่น เสียงเคร่ืองจกั ร
ในโรงงานอตุ สาหกรรม บริเวณท่ีมกี ารก่อสร้าง ถนนทีม่ ีการจราจรหนาแน่น ดังน้ัน เพ่อื ความปลอดภัย จงึ ควรหลีกเล่ียง
บรเิ วณที่มีเสียงดงั มากๆ และผู้ที่ทำงานในบรเิ วณท่ีมรี ะดบั ความเขม้ เสียงสงู ควรสวมใส่ทีค่ รอบหูหรือวัสดุเก็บเสียงอ่ืนๆ
เพอ่ื ชว่ ยลดระดับความเขม้ เสียงให้อยู่ในระดบั ทปี่ ลอดภัย

โดยปกติมนุษยจ์ ะไดย้ ินเสยี งที่มคี วามถีอ่ ย่ใู นช่วง 20 - 20,000 เฮริ ตซ์ ซง่ึ เสยี งที่ได้ยนิ นอกจากจะมรี ะดับเสยี ง
ที่บ่งบอกถึงความดังและเบาของเสียงแลว้ ยังมี ระดับสูงต่ำของเสยี ง (pitch) ที่ใช้บ่งบอกเสียงสูงและเสียงต่ำด้วยเช่น
เสยี งพูดของเพือ่ นแต่ละคนมีความแตกต่างกนั บางคนเสยี งแหลมหรอื มีเสยี งสงู บางคนมีเสียงทมุ้ หรือมีเสียงต่ำลักษณะ
ของเสยี งเช่นนี้จะข้นึ อย่กู บั ความถ่ีของเสยี ง โดยเสียงสงู เปน็ เสียงทมี่ ีความถี่มาก และเสียงต่ำเป็นเสียงทมี่ ีความถน่ี อ้ ย

ความรูเ้ พมิ่ เติม
การจัดแบ่งระดับสูงต่ำของเสยี งสามารถทำได้หลายวิธี เชน่ การแบ่งระดับสูงต่ำของเสยี งดนตรีทาง

วทิ ยาศาสตร์ ดงั ตาราง
ตารางการแบ่งระดับสูงต่ำของเสยี งดนตรที างวทิ ยาศาสตร์

ระดบั เสยี งดนตรี C (โด) D (เร) E (มี) F (ฟา) G (ซอล) A (ลา) B (ท)ี C' (โด)
ความถ่ี (Hz) 256 288 320 341 384 427 480 512

คลื่นเสียงที่ออกมาจากเครื่องดนตรีหรือแหล่งกำเนิดต่าง ๆ จะมีความถี่หลายค่าเกิดขึ้นพร้อมกัน โดยความถี่
ต่ำสุดที่เกิดจากแหลง่ กำเนดิ เรียกว่า ความถี่มูลฐาน ส่วนความถี่ค่าอื่น ๆ ที่เปน็ จำนวนเท่าของความถ่ีมูลฐาน เรียกวา่
ฮาร์มอนิก เมื่อแหลง่ กำเนิดเสียงเกิดการสัน่ จะเกดิ ฮารม์ อนิกหลายคา่ ออกมาพรอ้ ม ๆ กัน โดยความเข้มเสียงของแตล่ ะ
ฮาร์มอนกิ จะแตกต่างกนั เม่อื คล่ืนเสียงแต่ละฮาร์มอนกิ รวมกนั ตามหลกั การรวมกนั ของคลืน่ จะทำให้เกดิ เสียงท่ีแตกต่าง
กันเป็นลักษณะเฉพาะของแหล่งกำเนิดนั้น เรียกว่า คุณภาพเสียง ซึ่งช่วยให้แยกประเภทของเสียงจากแหล่งกำเนิดท่ี
แตกตา่ งกนั ได้ เชน่ ทำใหแ้ ยกแยะได้วา่ เสยี งทีไ่ ด้ยนิ เปน็ เสียงพดู ของใครหรือเสยี งของเครื่องดนตรีชนิดใด

2.3 ปรากฏการณต์ า่ ง ๆ ของเสยี ง

สมบตั ขิ องคลืน่ เสียงทำใหเ้ กิดปรากฏการณ์ต่างๆ ของเสียงได้ดงั น้ี
การส่ันพ้องของเสยี ง

เมอื่ วัตถุต่างๆ ถกู แรงกระทำจนเกิดการสน่ั หรอื แกว่ง เช่น ชิงช้า ลูกต้มุ นาฬกิ า สายกตี าร์ รวมถึงตกึ สูง เม่ือเกิด
แผ่นดนิ ไหว วตั ถุจะสน่ั หรือแกวง่ ดว้ ยความถคี่ งตัวค่าหนึ่ง ซ่งึ เป็นขอ้ กำหนดของวตั ถุชนดิ นั้น ๆ ว่ามีความสามารถในการ
สนั่ หรอื แกวง่ ได้มากที่สุดด้วยความถเ่ี ทา่ ไร เรียกความถ่นี ว้ี ่า ความถีธ่ รรมชาติ (natural frequency) วัตถุแต่ละชนิด
จะมีความถ่ีธรรมชาติเฉพาะตัวคา่ หน่ึงเท่านั้น หากมีแรงท่ีมลี ักษณะเป็นคาบมากระทำตอ่ วัตถุดว้ ยความถ่ีตรงกับความถ่ี
ธรรมชาติของวตั ถุ จะทำให้วัตถนุ นั้ ส่นั ตามความถีธ่ รรมชาตดิ ้วยแอมพลจิ ูดทกี่ ว้างมากขน้ึ เรียกปรากฏการณ์น้วี า่ การส่ัน
พ้อง (resonance) เมื่อวตั ถุบางอย่างเกิดการสั่นพ้อง อาจเกดิ การสั่นอยา่ งรุนแรงจนเกดิ ความเสียหายได้ การสั่นพ้อง
ของวตั ถุแบ่งออกเป็น 2 กรณี ดังน้ี

1. การส่ันพ้องด้วยแรง เกิดขึ้นโดยการออกแรงกระทำกับวัตถุเป็นจังหวะที่มคี วามถเี่ ท่ากบั ความถ่ีธรรมชาตขิ อง
วัตถุเป็นเวลานาน เช่น ลมพดั ดว้ ยความเรว็ คงตวั มากระทบกบั สะพาน ถ้าความถใี่ นการกระทบของแรงลมเท่ากับความถ่ี
ธรรมชาติของสะพานจะทำให้สะพานเกิดการสั่นพ้อง สะพานจะสั่นไหวอย่างรุนแรงจนอาจเสียหายได้ เช่นเดียวกับ
สะพานแขวนทาโคมานาร์โรวส์ (Tocoma Narrows bridge) ที่ถูกแรงลมพัดจนแกว่งอย่างรุนแรงและพังถลม่ ลงมาเมื่อ
วันท่ี 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2483 เน่อื งจากแรงลมทพ่ี ดั มากระทบกับสะพานทำใหส้ ะพานสน่ั ตามความถ่ีธรรมชาติท่ีรนุ แรง
ขน้ึ เร่อื ย ดังรูปท่ี 2.23

รปู ที่ 2.23 สะพานแขวนทาโคมานารโ์ รวส์แกวง่ อย่างรุนแรงและพงั ถล่มลงมา

2. การส่นั พอ้ งดว้ ยคลืน่ เกิดขึ้นโดยการสง่ คลืน่ ทม่ี คี วามถี่เท่ากับความถธี่ รรมชาตขิ องวัตถุไปกระทบกบั วตั ถุเป็น
เวลานาน เช่น การเคาะส้อมเสียงอันหนึ่งแล้วส้อมเสียงอีกอันที่อยู่นิง่ เกิดการสั่นตาม เนื่องจากเมื่อเคาะส้อมเสียง ส้อม
เสียงจะเกิดการสน่ั และสง่ ผา่ นไปยังอนภุ าคของอากาศ และเม่ืออนุภาคของอากาศส่งผา่ นการสนั่ ไปยังส้อมเสียงอกี อัน จะ
ทำให้ส้อมเสียงทอ่ี ยู่นิง่ สั่นดว้ ยความถีเ่ ดียวกบั สอ้ มเสียงท่ีโดนเคาะ ดงั รูปที่ 2.24

รูปที่ 2.24 การส่ันพอ้ งดว้ ยคลืน่ ของส้อมเสยี ง
ปรากฏการณ์การสนั่ พ้องของเสยี ง คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นเสียง เคลอ่ื นที่ผา่ นตัวกลางแลว้ อนภุ าคของตัวกลางมี
การสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติ ถ้าให้คลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านอากาศที่อยูใ่ นกลอ่ งหรอื ท่อกลวงซึ่งมีปริมาตรต่างๆ กัน ณ
ตำแหน่งที่เกิดการสน่ั พ้องจะไดย้ ินเสียงดงั ทีส่ ุด ในขณะท่เี กดิ การสนั่ พ้องของเสียงในทอ่ กลวงจะมีการแทรกสอดระหว่าง
คล่นื เสยี งจากแหลง่ กำเนดิ กบั เสยี งท่สี ะท้อนภายในทอ่ ซง่ึ ทำใหเ้ กดิ คล่ืนนง่ิ ขึ้นภายในทอ่ ได้
ด้วยหลักการนี้ เคร่อื งดนตรหี ลายชนิดโดยเฉพาะเครื่องดนตรปี ระเภทเปา่ เชน่ ขลุ่ย แตร ทรมั เป็ต รวมถึงเครอ่ื ง
ดนตรีบางชนดิ เชน่ กตี าร์โปรง่ จึงมสี ว่ นประกอบท่ีมลี ักษณะเปน็ กลอ่ งหรอื ท่อกลวงเพือ่ ทำใหเ้ กิดการส่ันพ้องของเสยี ง
บตี ส์
เสียงท่ไี ดย้ นิ จากแหลง่ กำเนิดแหล่งเดียวจะเปน็ เสยี งดงั สม่ำเสมอต่อเนอ่ื งกนั แตเ่ มอื่ แหล่งกำเนดิ เสยี ง 2 แหล่งทม่ี ี
ความถตี่ ่างกนั เลก็ น้อยและมีแอมพลิจูดใกล้เคียงกนั ทำให้เกิดคล่นื เสยี งเคลอ่ื นทผี่ ่านตวั กลางเดียวกันในเวลาและทิศทาง
เดยี วกัน จะเกิดการแทรกสอดของคลน่ื ทั้งแบบเสริมและแบบหักลา้ ง ทำให้คลืน่ รวมท่ีไดเ้ กิดเปน็ เสียงท่ดี งั และเบาสลบั กนั
เปน็ จังหวะคงตวั เรียกวา่ บตี ส์ (beats) โดยปกตมิ นุษยส์ ามารถจำแนกเสียงบตี สท์ มี่ คี วามถ่ีต่างกนั ได้ไม่เกนิ 7 เฮิรตซ์
ถา้ ให้ f1 และ f2 เปน็ ความถ่ขี องคลื่นเสยี งจากแหล่งกำเนดิ 2 แหล่งซึ่งตา่ งกันไมเ่ กนิ 7 เฮริ ตซม์ าซอ้ นทับกัน ทำ
ใหเ้ กิดบีตส์ ดังรปู ท่ี 2.25 จำนวนครั้งของเสยี งดงั ที่ไดย้ ินใน 1 วนิ าที เรยี กว่า ความถบ่ี ตี ส์ (beats frequency : fB) ซึ่ง
หาได้จากผลต่างของความถคี่ ล่ืนเสยี งทง้ั สอง ดังสมการ

= | 1 − 2|

รปู ที่ 2.25 การเกิดบตี ส์ของคลน่ื เสียง 2 คลื่นทม่ี คี วามถต่ี ่างกันเลก็ น้อยและมีแอมพลจิ ดู ใกลเ้ คยี งกัน

ตวั อยา่ งท่ี 2.4 ถา้ ต้องการใหเ้ กดิ เสยี งดังเป็นจงั หวะห่างกนั ทกุ ครง่ึ วินาที จะตอ้ งเคาะส้อมเสยี งทีม่ คี วามถี่ 500 เฮริ ตซ์

พรอ้ มกบั ส้อมเสียงทมี่ ีค่าความถ่ีเท่าไร
วธิ ที ำ จากโจทย์ เกิดเสียงดงั เปน็ จังหวะหา่ งกันทุกครึ่งวนิ าที

จะได้ความถบ่ี ีตส์เป็น 2 ครง้ั ต่อวินาที หรอื 2 Hz

จาก fB = I f1 – f2 I
2 = f1 – 500 หรือ 2 = 500 – f2
f1 = 502 Hz หรอื f2 = 498 Hz

ดงั นัน้ ส้อมเสียงอีกอันหนึง่ จะต้องมีความถ่ี 502 เฮิรตซ์ หรือ 498 เฮิรตซ์
การเกิดบตี ส์จะนำไปใช้ประโยชน์ในการปรับเสียงเครื่องดนตรีชนดิ

ต่างๆ เช่น เปยี โน ซงึ่ จะใช้ส้อมเสยี งในการเทียบเสยี งหรือใช้หลอดเทียบเสยี ง

ที่มีความถี่มาตรฐาน โดยทำให้เสียงจากเปียโนเกิดขึ้นพร้อมๆ กับเสียงจาก
สอ้ มเสยี ง ขณะท่ีความถ่ีของสายเปียโนยังไม่เท่ากับความถี่ของสอ้ มเสียง จะ
ไดย้ นิ เสยี งบีตสเ์ กิดข้นึ แสดงว่าเสยี งเปยี โนมคี วามถต่ี ่างจากส้อมเสียงไม่เกิน

7 เฮิรตซ์ และถ้าปรบั เสียงเปยี โนจนมีความถีเ่ ท่ากับเสียงจากสอ้ มเสียงแลว้
เสียงบีตส์ก็จะหายไป การเทียบเสยี งของเครื่องดนตรชี นดิ อน่ื ๆ กใ็ ชห้ ลกั การ
รปู ที่ 2.26 การเทยี บเสยี งเปยี โนโดยใชห้ ลักการเกดิ บีตส์ น้เี ชน่ เดียวกนั

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์
ในชีวิตประจำวัน นักเรียนอาจเคยได้ยินเสียงสัญญาณฉุกเฉินจากรถพยาบาล เมื่อรถพยาบาลเคลื่อนที่เข้าหา

นกั เรียน จะได้ยินเสียงสงู กว่ารถพยาบาลทอี่ ยู่นงิ่ และจะได้ยนิ เสยี งต่ำกว่าเมื่อรถพยาบาลเคลอื่ นทอ่ี อกไปจากนกั เรียน ซึ่ง

เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ ความถี่ที่ผู้ฟังได้ยินจะเปลี่ยนแปลงไปจากความถี่จริงของแหล่งก ำเนิดเสียงเรียกว่า
ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ (dopler effect)

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์เกิดขึ้นได้ทั้งกรณีที่แหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่และผู้ฟังเคลื่อนที่ เนื่องจากเม่ือ

แหล่งกำเนิดเสียงหรือผ้ฟู งั เคลอ่ื นทจ่ี ะทำให้จำนวนหน้าคล่นื ทเี่ คลื่อนที่มาถึงผฟู้ งั เปลย่ี นแปลงไปจากเดมิ
กรณีที่ 1 แหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนท่ี ความยาวคลื่นของคลื่นเสียงที่อยู่ด้านหน้าแหล่งกำเนิดเสียงจะสั้นกวา่

ความยาวคลื่นของเสยี งเม่อื แหล่งกำเนิดเสียงอยกู่ ับท่ี จึงทำให้ผฟู้ งั ทีอ่ ยดู่ ้านหนา้ แหล่งกำเนดิ เสยี งได้ยินเสยี งท่มี ีความถีส่ ูง

กว่าความถี่ของแหล่งกำเนิด ส่วนความยาวคลื่นของคลืน่ เสียงที่อยู่ด้านหลังแหล่งกำเนิดเสยี งจะมีค่ามากกว่าความยาว
คลื่นของเสียงเมื่อแหล่งกำเนิดเสียงอยู่กับที่ จึงทำให้เสียงที่อยู่ด้านหลังแหล่งกำเนิดเสียงมีความถี่ต่ำกว่าความถี่ของ
แหล่งกำเนดิ

กรณที ่ี 2 ผูฟ้ งั เคลอื่ นที่ เมอ่ื แหลง่ กำเนิดเสียงอยู่กบั ท่ี คลื่นเสยี งจะมีความยาวคล่นื คงตัว ถ้าผฟู้ งั เคลอ่ื นที่เข้าหา

แหล่งกำเนิดเสียง จะได้รับจำนวนหน้าคลื่นมากขึ้น จึงได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงกว่าความถี่ของแหล่งกำเนิดแต่ถ้าผู้ฟงั
เคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดเสียง จะได้รับจำนวนหน้าคลื่นน้อยลง จึงได้ยินเสียงที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่ของ
แหลง่ กำเนิด

ว30193 วิทยาศาสตรก์ ายภาพ 2
บทท่ี 2
คล่นื

3. แสงและการมองเหน็

3.1 ธรรมชาตขิ องแสง
แสง (light) เป็นคลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟ้าชนิดหน่ึงซึ่งตามนษุ ยส์ ามารถมองเห็นได้และทำใหเ้ กิดการรับรู้ภาพ แสงท่ี
มองเห็นไดม้ ีความยาวคลืน่ อยใู่ นช่วง 400 – 700 นาโนเมตร หรือ มคี วามถใี่ นช่วงประมาณ 430 – 750 เทระเฮิรตซ์ ซง่ึ มี
ความยาวคลื่นและความถ่อี ย่รู ะหว่างรังสีอินฟราเรดและรังสีอลั ตราไวโอเลต็ บนสเปกตรมั ของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าดังรูปท่ี
2.27 เนื่องจากแสงเป็นคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้า จึงสามารถเดินทางได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางและเดินทางเป็นเสน้ ตรงผ่าน
สญุ ญากาศโดยมีความเร็วประมาณ 3108 เมตรตอ่ วนิ าที ซ่ึงแสงจากดวงอาทติ ยท์ ี่เดินทางมายังโลกผ่านสุญญากาศและ
ชั้นบรรยากาศมายงั พนื้ โลกจะใชเ้ วลาประมาณ 8 นาที

รูปท่ี 2.27 แสงเป็นคลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟ้าท่อี ยู่ในชว่ งความยาวคลน่ื ระหวา่ งรังสอี ินฟราเรดกบั รงั สอี ลั ตราไวโอเลต

แสงสามารถเกิดการสะท้อนและหักเหได้เช่นเดียวกับคลื่นชนิดอื่นๆ การสะท้อนของแสงจะเกิดขึ้นเมื่อแสง
เดินทางไปตกกระทบวัตถุ เช่น การสะทอ้ นของแสงในกระจกเงาราบ กระจกโค้งนนู หรอื ผิวน้ำ แสงที่มาจากดวงอาทิตย์
จะเปน็ แสงขาว เม่ือเกดิ การหักเหจะแยกออกเปน็ แสงสตี ่างๆ 7 สี เช่น การหักเหของแสงผา่ นหยดน้ำหลังฝนตกทำให้เกดิ
รงุ้ กนิ นำ้ การหักเหของแสงผา่ นแท่งปรซิ ึม และถา้ แสงตกกระทบ กับวัตถโุ ปร่งใส จะเกิดการสะทอ้ นขนึ้ พรอ้ มกับการหัก
เห ดงั รปู ที่ 2.28

รปู ที่ 2.28 การสะทอ้ นและหกั เหของแสงผ่านแทง่ ปริซมึ
3.2 ตาและการมองเห็น
ดวงตานั้นมีการทำงานคล้ายกับกล้องถา่ ยรูป ซึ่งประกอบด้วยเลนสต์ าท่ีเป็นเลนส์นูนทำหน้าทีร่ ับแสง จอตาทำ
หน้าที่รบั ภาพ ถดั จากจอตาเป็นเสน้ ประสาทตาซง่ึ เชอ่ื มตอ่ ไปยังสมอง เมอ่ื แสงท่สี ะท้อนจากวตั ถเุ ดนิ ทางมายงั เลนส์ตาจะ
เกิดภาพทจ่ี อตา มา่ นตาจะทำหน้าทีป่ รับความเขม้ แสงบนจอตาให้พอเหมาะ โดยปรบั ขนาดของรูม่านตาให้กว้างข้ึนหรือ
แคบลง และมกี ล้ามเนอ้ื ยึดเลนสต์ าทำหนา้ ท่บี ังคบั เลนสต์ าให้นูนมากหรอื น้อยเพ่ือใหเ้ กดิ ภาพที่ชัดเจน

ความร้เู พ่มิ เตมิ

บริเวณจอตาจะมีเซลล์รับภาพซึง่ ประกอบด้วยเซลลร์ ปู แท่ง (rod cell) และเซลล์รปู กรวย (cone cell) เซลล์รูป
แท่งจะไวตอ่ แสงท่มี คี วามเข้มน้อยและจำแนกสไี มไ่ ด้ เม่ืออยู่ในท่ีมดื จะทำให้มองเหน็ เปน็ ภาพขาวดำ ส่วนเซลลร์ ูปกรวยจะ
ไวต่อแสงความเขม้ มากและจำแนกสีได้ โดยประกอบด้วยเซลล์ 3 ชนิด แต่ละชนิดจะไวตอ่ แสงสีต่างกัน คือ แสงสีแดง
แสงสีเขยี ว และแสงสนี ้ำเงิน

การมองวตั ถุสใี ดสีหนึง่ เปน็ เวลานาน เช่น มองวัตถุสีเขียวนานๆ แลว้ หนั ไปมองฉากสขี าวทันที จะทำให้มองเห็น
ฉากเป็นสีม่วง เนื่องจากการมองสีเขียวนานๆ จะทำให้เซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีเขียวเกิดอาการล้าแล้วหยุดทำงาน
ชั่วคราว จึงมเี ฉพาะเซลล์รปู กรวยที่ไวต่อแสงสีแดงกบั น้ำเงนิ ทีท่ ำงาน ทำให้มองเหน็ ฉากสีขาวเปน็ สมี ่วง สำหรับบางคน
เซลล์รปู กรวยบางชนิดอาจมคี วามผดิ ปกติ ทำให้มองเหน็ สีไดไ้ ม่ครบทกุ สี เรียกอาการน้ีว่า ตาบอดสี (color blindness)
อาการตาบอดสมี ีหลายชนิด โดยชนิดที่พบมากทีส่ ุด คือ อาการตาบอดสีเขียว จะมองเหน็ สีเขียวและสแี ดงได้สว่างน้อย
กว่าปกติ แยกสีแดงและสีเขยี วออกจากสีอื่น ๆ ไม่ได้ ส่วนอาการตาบอดสีแดง จะมองไม่เหน็ สีเขยี วและสีแดง โดยอาจ
มองเห็นเป็นสีเหลืองหรือเทา แต่ยังคงมองเห็นสีเหลืองและน้ำเงินได้ และอาการตาบอดสีน้ำเงินพบได้ยากที่สุด จะ
มองเห็นเป็นโทนสชี มพแู ละเขยี ว แยกสีน้ำเงนิ และสีเหลอื งออกจากสอี น่ื ๆ ไม่ได้ เน่ืองจากผู้ที่มีอาการตาบอดสีจะมองสี
ผิดเพี้ยนไปจากสีจริง เช่น สีของไฟจราจร จึงอาจทำให้มีปัญหาในการใช้ชวี ติ หรือทำกจิ กรรมท่ีเกีย่ วข้องการแยกแยะสี
ของวัตถุได้

สายตาปกติ ตาบอดสีเขียว สายตาปกติ ตาบอดสีเขยี ว

ตาบอดสแี ดง ตาบอดสนี ำ้ เงนิ ตาบอดสีแดง ตาบอดสีนำ้ เงิน

รปู ที่ 2.29 ลักษณะการมองเหน็ ของผู้ทม่ี ีอาการตาบอดสชี นิดต่าง ๆ

การทดสอบอาการตาบอดสี แพทย์จะทดสอบความสามารถในการแยกแยะสีออกจากกนั เบื้องต้นโดยใช้ แผ่น
ภาพท่มี ลี ักษณะเปน็ จุดสี ดงั รปู ที่ 2.30 ซึง่ ผ้ทู ี่มีอาการตาบอดสีจะมองไมเ่ ห็นตัวเลขในบางรปู หรือ มองเห็นได้ชัดเจนใน
บางรปู ขึ้นอยู่กับวา่ มีอาการตาบอดสีชนิดใด

รปู ที่ 2.30 แผน่ ภาพสำหรบั ทดสอบอาการตาบอดสี

การมองเห็นสี
เมอ่ื ให้แสงขาวทตี่ กกระทบวัตถทุ มี่ สี ีตา่ งๆ จะมองเหน็ สีของวตั ถไุ ดเ้ นอ่ื งจากวตั ถุดดู กลนื แสงสอี ่นื ๆ ไว้ แลว้

สะท้อนแสงสที ่ีมสี เี ดยี วกบั วตั ถุออกมา เมือ่ แสงสีนัน้ เดินทางเขา้ สตู่ าของเราจึงมองเห็นวัตถเุ ปน็ สีตา่ ง ๆ ได้

แสงสี
แสงจากดวงอาทติ ยเ์ ปน็ แสงขาวซงึ่ ประกอบดว้ ยแสงสีต่างๆ 7 สี โดยแสงสีแต่ละสสี ามารถผสมกนั ออกมาเป็นสี

ต่างๆ ได้ โดยเมือ่ ฉายแสงสี 3 สี ได้แก่ สีแดง สีเขยี ว และสนี ้ำเงิน ในอัตราส่วนเท่า ๆ กันจะได้แสงสีขาว เรียกแสงสีทง้ั

สามน้วี า่ แสงสีปฐมภูมิ และถา้ นำแสงสปี ฐมภูมิ 2 สมี ารวมกนั จะเกิด แสงสที ตุ ยิ ภมู ิ ได้แก่ สมี ่วงแดง สีนำ้ เงนิ เขยี ว และสี
เหลอื ง เมอ่ื ฉายแสงสที ั้งสามนี้ในอัตราส่วนเท่า ๆ กนั จะไดแ้ สงสีขาวเช่นกนั ดงั รูปที่ 2.31

เมือ่ แสงขาวเคลอื่ นทผ่ี ่านวัตถุโปรง่ แสงทมี่ ีลกั ษณะเป็นแผน่ สีตา่ งๆ วัตถจุ ะยอมใหแ้ สงสที ่ีมสี เี ดยี วกับวัตถุผ่านไป

ได้ เรยี กวัตถนุ วี้ ่า แผ่นกรองแสงสี เมอ่ื ฉายแสงผ่านแผน่ กรองแสงสตี ่างๆ จะเปน็ ดงั ตวั อย่างตอ่ ไปนี้

รูปท่ี 2.31 การผสมแสงสี รปู ท่ี 2.32 แผ่นกรองแสงสตี า่ ง ๆ

สารสี สารสีมีสมบัตใิ นการดูดกลืนแสงสี วัตถทุ ีม่ ีสีตา่ งกันจะมีสารสีต่างกัน
การผสมสารสีได้จากการผสมกันของเม็ดสีท่ีเป็นแม่สีของสารสหี ลัก ได้แก่ สี
รูปที่ 2.33 การผสมสารสี ม่วงแดง สีน้ำเงินเขียว และสีเหลอื ง เรียกว่า สารสีปฐมภมู ิ จะดูดกลืนแสงสี

ปฐมภูมไิ ด้ 1 สี เมอื่ สารสที ง้ั สามรวมกนั จะได้สีดำและเม่ือนำสารสปี ฐมภูมิ 2
สีมารวมกันจะเกิด สารสที ตุ ยิ ภมู ิ ได้แก่ สแี ดง สีเขยี ว และสีน้ำเงนิ จะดดู กลนื
แสงสีปฐมภูมิได้ 2 สี ดงั รูปท่ี 2.33

เมื่อฉายแสงขาวตกกระทบวัตถุ วัตถุจะดูดกลืนแสงสีอื่น ๆ ไว้ แล้ว
สะท้อนแสงสีเดียวกบั วตั ถุออกมา ซ่งึ เป็นหลักการของการมองเหน็ สีวตั ถุ โดย
มตี ัวอยา่ งดังนี้

ว30193 วทิ ยาศาสตร์กายภาพ 2

บทที่ 2
สรปุ เรอ่ื ง คลนื่

คลืน่ และสมบัติของคลน่ื

• คล่นื เกดิ จากการรบกวนแหล่งกำเนดิ แลว้ ถ่ายโอนพลังงานออกไปรอบๆ แหล่งกำเนดิ คลืน่ นั้น

• การแบง่ ประเภทของคลื่นตามลักษณะการส่ันของอนุภาคตวั กลาง
- คล่ืนตามขวาง อนุภาคตัวกลางสน่ั ในแนวต้งั ฉากกบั ทิศทางการเคลื่อนท่ีของคลน่ื
- คลน่ื ตามยาว อนภุ าคของตวั กลางสนั่ ในแนวเดยี วกับทศิ ทางการเคล่ือนทขี่ องคล่นื

• การแบง่ ประเภทของคลื่นจากการใชต้ ัวกลางในการถ่ายโอนพลงั งาน
- คลนื่ กล อาศยั ตวั กลางในการเคลื่อนท่หี รอื ถา่ ยโอนพลังงาน
- คลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า เกดิ จากการเหนีย่ วนำของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ไมต่ ้องอาศยั ตวั กลาง

ในการเคลอื่ นท่ี
• การแบง่ ประเภทของคลน่ื ตามลักษณะการเกดิ คล่ืน
- คลน่ื ดล เป็นคลนื่ ทเี่ กิดจากแหล่งกำเนดิ ส่นั เพยี ง 1 - 2 ครงั้ ทำให้เกดิ คล่ืน 1 - 2 ลกู คลืน่

- คล่นื ต่อเนอ่ื ง เป็นคลืน่ ทเ่ี กดิ จากการสนั่ ของแหล่งกำเนิดคลนื่ หลายครัง้ ตอ่ เนื่องกัน ทำใหเ้ กดิ คลืน่
หลายลูกคลื่น

• คาบและความถข่ี องคลืน่ หาได้จากสมการ = 1 และ = 1 ตามลำดบั



• อัตราเร็วของคลืน่ หาไดจ้ ากสมการ = 

• คลื่นทกุ ชนดิ จะต้องมสี มบตั เิ ฉพาะตวั ทง้ั 4 ประการ ดงั น้ี

- การสะทอ้ น เกิดขึน้ เมื่อคลน่ื เคล่อื นทไ่ี ปพบหรือกระทบกับสิ่งกดี ขวาง แล้วจะเกิดการสะท้อนกลับมา
ยังตวั กลางเดมิ โดยมุมตกกระทบจะต้องเท่ากับมุมสะทอ้ น

- การหักเห เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง 2 ชนิดที่มีสมบัติแตกต่างกัน เป็นไปตามกฎของส

เนลล์ ท่ีกล่าววา่ “สำหรบั ตวั กลางค่หู นึ่ง ๆ อตั ราสว่ นระหว่างค่าไซนข์ องมุมตกกระทบกับคา่ ไซน์ของมุมหักเหจะมคี า่ คงท่ี
เสมอ”

- การแทรกสอด เกิดขึน้ เมอื่ คล่ืนตอ่ เนอ่ื งจากแหลง่ กำเนดิ ทีเ่ หมอื นกัน 2 แหล่งเดินทางมาพบกนั จะเกิดลวดลาย

การแทรกสอด โดยการแทรกสอดแบบเสริมหรือปฏิบัพ จะเกิดจากการรวมกันของคลื่นท ำให้มีแอมพลิจูดมากขึ้น
(แถบสวา่ ง) และการแทรกสอดแบบหกั ล้างหรือบัพ จะเกิดจากการหักล้างกัน ทำใหค้ ล่นื ลพั ธม์ แี อมพลิจูดลดลง (แถบมดื )

- การเลีย้ วเบน คลนื่ จะเคลอื่ นท่ีออ้ มสง่ิ กีดขวางไดต้ ามหลกั ของฮอยเกนสท์ ก่ี ลา่ วว่า “ทุก ๆ จุดบนหน้าคล่ืนจะ

เปน็ แหล่งกำเนดิ คลน่ื ใหม่ ซ่ึงใหก้ ำเนดิ คลน่ื วงกลมทีม่ ีเฟสเดียวกนั เคลือ่ นที่ออกไปจากจุดกำเนิดคลนื่ นัน้ ๆ”

เสยี งและการได้ยนิ

• เสยี งเป็นคล่นื กลทีต่ ้องอาศยั ตัวกลางในการถา่ ยโอนพลังงาน เกดิ จากการสั่นสะเทอื นของตัวกลาง
• การสะทอ้ นของเสียง ทำให้เกิดเสยี งสะท้อนกลบั (echo) นำไปใช้สรา้ งเคร่ืองโซนาร์และเครื่องอัลตราซาวน์

• การหักเหของเสยี ง เม่ือคล่ืนเสยี งเคลอื่ นทีผ่ า่ นอากาศรอ้ น จะมีอัตราเรว็ สูง และถ้าเคลื่อนที่ผา่ นอากาศเย็น
จะมีอตั ราเรว็ ต่ำ ทำใหเ้ กิดปรากฏการณ์ที่เห็นฟ้าแลบแตไ่ ม่ไดย้ นิ เสยี งฟ้าร้อง

• การแทรกสอดของเสยี ง ตำแหน่งปฏบิ ัพจะทำใหเ้ กิดเสียงดงั และตำแหนง่ บพั จะทำใหเ้ กิดเสยี งเบา

• การเลี้ยวเบนของเสียง ทำใหไ้ ด้ยินเสยี งแมผ้ ฟู้ ังจะมองไม่เห็นแหลง่ กำเนดิ เสียง
• ความเขม้ เสยี ง บอกความดังหรอื เบาของเสียง ความถี่เสียง บอกความสงู หรอื ต่ำของเสียง
• การสั่นพ้องของเสียง เกิดข้นึ เมื่อเสยี งเคล่ือนทผี่ า่ นตวั กลางแล้วอนุภาคของตัวกลางส่นั ดว้ ยความถธี่ รรมชาติ

• บตี ส์ เกดิ จากแหล่งกำเนดิ เสยี ง 2 แหล่งท่มี คี วามถ่ีต่างกันเลก็ น้อยซอ้ นทบั กัน คล่นื รวมท่ีได้เกิดเป็นเสียงที่ดัง
และเบาสลบั กนั เปน็ จังหวะ

• ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ เกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดหรือผู้ฟังเคลื่อนที่ ทำให้ผู้ฟังได้ยินเสียงที่มีความถี่
เปล่ยี นแปลงไปจากเดมิ

แสงและการมองเห็น

• แสง เป็นคล่นื แม่เหล็กไฟฟ้า มคี วามเร็วในสุญญากาศประมาณ 3108 เมตรต่อวินาที โดยสเปกตรมั ของ
แสงขาวจะประกอบดว้ ยแสงสี 7 สี

• การมองเหน็ สีของวตั ถุ เกดิ ข้ึนเมือ่ แสงตกกระทบวัตถุ วัตถจุ ะดูดกลืนแสงสีอน่ื ไว้แล้วสะทอ้ นแสงสที ีม่ สี ีเดียว
กบั วัตถุเข้าสตู่ า

• อาการตาบอดสี คอื การมองเห็นสีผดิ ปกติหรือมองเห็นสไี ด้เฉพาะบางสี
• แสงสีปฐมภูมิ ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสนี ้ำเงิน รวมกนั จะไดแ้ สงขาว
• แผ่นกรองแสงสจี ะยอมให้แสงทม่ี ีสเี ดียวกบั แผ่นกรองแสงสผี ่านไปได้
• สารสีมสี มบัตใิ นการดดู กลืนแสงสี สารสีปฐมภูมิ ได้แก่ สมี ่วงแดง สนี ้ำเงนิ เขยี ว และสเี หลอื ง