2-63 28-01 พฤติกรรมของเสียง เสียงและการได้ยิน

หนว่ ยที่ 2

เสยี งและการได้ยิน

“พฤตกิ รรมของเสียง”

ตัวชี้วัด

1. สังเกตและอธิบายการสะท้อน การหักเห การเลยี้ วเบน และ
การรวมคลื่นของคลื่นเสียง

2. สืบคน้ ขอ้ มูลและอธิบายความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความเขม้ เสียงกบั
ระดบั เสียง และผลของความถ่ีกบั ระดบั เสียงท่ีมีตอ่ การไดย้ นิ เสียง

3. สงั เกตและอธิบายการเกิดเสียงสะทอ้ นกลบั บีต ดอปเพลอร์และการ
สัน่ พอ้ งของเสียง

4. สืบคน้ ขอ้ มูลและยกตวั อยา่ งการนา ความรู้เกี่ยวกบั เสียงไปใช้
ประโยชน์ในชีวติ ประจา วนั



เสยี ง (sound)

เปน็ คลื่นกลที่ตอ้ งอาศัยตัวกลางในการถา่ ยโอนพลังงาน เกดิ
จากการสน่ั สะเทอื นของตัวกลางหรอื วตั ถุ เมอ่ื คลืน่ เสยี งเคล่อื นท่ีผ่าน
ตวั กลางจะทาใหต้ วั กลางเกดิ การอัดและขยายตวั ในทศิ ทางเดียวกับ
การเคลอื่ นท่ขี องเสียง จึงจัดเป็น คล่นื ตามยาว

การเปล่ยี นแปลงของความดันอากาศ เมื่อคล่นื เสียงเคล่อื นท่ผี า่ น

โมเลกลุ ของอากาศ
ขณะไม่มีเสียงผา่ น

โมเลกลุ ของอากาศ
ขณะมีเสียงผา่ น

ความดนั
ของอากาศ

อตั ราเร็วของเสียงในตวั กลางต่าง ๆ

อตั ราเรว็ ของเสยี งขน้ึ อยูก่ บั ชนดิ ของตัวกลางทเี่ สยี งเคล่อื นทผี่ ่าน โดยทว่ั ไปเสยี งจะ
เดนิ ทางในอากาศด้วยอัตราเร็วประมาณ 340 เมตรต่อวนิ าที ทอ่ี ุณหภูมปิ ระมาณ 20 องศา
เซลเซียส ถ้าอณุ หภมู ิของอากาศเปลีย่ นแปลง ก็จะทาให้อัตราเร็วเสยี งเปลี่ยนแปลงไปด้วย

เสียง (sound)

เสยี งทเ่ี ราไดย้ นิ ทงั้ เสียงดัง-เสยี งคอ่ ยมผี ลมาจากกาลังเสียง
ของแหล่งกาเนิดเสยี งและระยะทางของผู้ฟงั กาลงั เสยี งท่ีส่งพลงั งาน
เสยี งออกไปตกตั้งฉากลงบนหนึ่งหน่วยพืน้ ทค่ี ือ ความเข้มเสยี ง โดย
ความเขม้ เสียงที่ผฟู้ งั ไดร้ บั มชี ว่ งกว้างมาก เราจงึ บอกความดังดว้ ย
ระดับเสียงซง่ึ คนทว่ั ไปไดย้ ินอยู่ในช่วง 0 - 120 เดซิเบล

เสยี ง (sound)

มนษุ ย์ท่ัวไปสามารถไดย้ นิ เสียงทีค่ วามถ่ี 20-20000 เฮิรตซ์
สาหรับการไดย้ ินเสียงของมนุษย์ เม่อื พิจารณาความถ่รี ว่ มกบั ระดบั
เสียง พบว่าเสยี งที่อย่นู อกเหนอื ชว่ ง 0-20000 เฮริ ตซ์ ถ้ามีความถี่
ที่เหมาะสม ก็สามารถไดย้ นิ เสยี งได้

กลไกการได้ยนิ เสียง

การไดย้ นิ เกิดจากเสียงเดินทางจาก
แหล่งกาเนิดเสียงถึงหูผฟู้ ัง โดยความถ่ีของ
เสียงอยใู่ นช่วงความถ่ี 20 – 20000 Hz เสียง
ท่ีมีความถี่สูงกวา่ 20000 Hz เราไม่ไดย้ นิ
เรียกวา่ เสียงอุลตร้าโซนิก หรือเสียงที่มี
ความถ่ีนอ้ ยกวา่ 20 Hz เราไม่ไดย้ นิ เรียกวา่

เสียงอินฟราโซนิก ความดงั ของเสียงจะดงั
มากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั แอมพลิจูด(ความ
กวา้ งของคล่ืน)ของคล่ืนความดนั

พฤติกรรมของเสียง

จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
1. สังเกตและอธบิ ายการสะท้อนของเสยี ง
2. สงั เกตและอธิบายการหักเหของเสยี ง
3. สงั เกตและอธิบายการเลย้ี วเบนของเสียง
4. สงั เกตและอธบิ ายการรวมคลืน่ ของคลนื่ เสยี ง

การสะทอ้ นของเสียง

การสะทอ้ นของเสียงเกดิ ขึ้นเมื่อเสยี งไปกระทบกบั
สิง่ กดี ขวาง เสียงจะเคลื่อนทสี่ ะท้อนกลับมาได้

สมบัตขิ องคลื่นเสียง

สมบัติการสะท้อนของเสียง
เหมือนกบั กรณีของคล่ืนทว่ั ไป แต่มี
เงื่อนไขเพ่มิ เติม ดงั น้ี

1. คลื่นเสียงที่เคลื่อนที่จากตวั กลางท่ีมี
ความหนาแน่นนอ้ ย ไปสู่ตวั กลางทมี ี
ความหนาแน่นมาก เฟสจะเปลี่ยน 180˚
2. คลื่นเสียงที่เคลื่อนท่ีจากตวั กลางท่ีมี
ความหนาแน่นมาก ไปสู่ตวั กลางทมี่ ี
ความหนาแน่นนอ้ ย คลื่นสะทอ้ นจะมี
เฟสเหมือนเดิม

เสียงสะท้อนกลับ (echo) คือ การสะท้อนของเสียงทเ่ี คลื่อนท่ี

ไปกระทบวัตถุและกลับมายังผู้ฟัง ซ่ึงทาให้ผู้ฟังได้ยินเสียงแยกเป็ น 2 เสียง
เสียงหน่ึงเป็ นเสียงจากแหล่งกาเนิดเสียงโดยตรง อีกเสียงหน่ึงเป็ นเสียงจาก
การสะท้อน ซ่ึงจะได้ยนิ ช้ากว่าเสียงแรก

เสียงก้อง คือ เสียงที่ออกจากแหล่งกาเนิด
แลว้ สะทอ้ นกลบั มา โดยใชเ้ วลาในการ
เดินทางมาถึงหูผฟู้ ังมากกวา่ เวลาที่เสียง
เดินทางมาถึงหูผฟู้ ังโดยตรง

เวลาก้องเสียง คือ เวลาท่ีนบั จากขณะเสียงมี
พลงั งานมากที่สุด จนกระทงั่ เสียงมีพลงั งาน
ลดลงถึงค่าหน่ึง (ลดลง 60 dB)



ปรากฏการณ์จากการสะท้อนกลบั ของเสียง

การหาตาแหน่งดว้ ยเสียงสะทอ้ นกลบั ของคา้ งคาว

การใชโ้ ซนาร์หาตาแหน่งวตั ถุในน้า

ปรากฏการณ์จากการสะท้อนกลบั ของเสียง

การใช้เสยี งเพ่อื คน้ หาเหยือ่ ของ การใช้คล่นื เสยี งจากเครอ่ื งโซนาร์
ค้างคาวและโลมา ในการตรวจหาวตั ถใุ ตน้ ้า

การหกั เหของเสยี ง

การหกั เหของเสียงเกิดขึ้นเม่อื เสยี งเดินทางผา่ นอากาศทม่ี ี
อณุ หภูมิตา่ งกนั ทาให้เสียงเดินทางดว้ ยอตั ราเรว็ เปล่ียนไปจงึ เกดิ การ
หักเหเปล่ยี นทศิ ทางของเสยี ง

สมบตั กิ ารหักเหของเสียง
เกิดข้ึนเม่ือเสียงเดินทางผา่ นตวั กลางท่ีเปล่ียนไป และยงั

ข้ึนกบั อุณหภูมิดว้ ย โดยเป็นไปตามกฎของสเนลล์ ดงั น้ี

ปรากฏการณ์จากการหักเหของคลื่นเสียง

สมบัตกิ ารเลยี้ วเบนของคล่ืนเสียง

การเล้ียวเบนของเสียงที่มกั พบในชีวิต
ประจาวนั ไดแ้ ก่ การไดย้ นิ เสียงจากแหล่งกาเนิด
ที่อยคู่ นละดา้ นของกาแพงหรือคนละดา้ นของ
มุมตึก หรือเสียงที่ผา่ นมาทางช่องประตูหนา้ ต่าง
โดยท่ีผฟู้ ังมองไม่เห็นแหล่งกาเนิดเสียง

การเลยี้ วเบนของเสยี ง

การเลี้ยวเบนของเสียงเกิดขึน้ เม่อื เสยี งเดินทางไปพบวตั ถสุ ่งิ
กีดขวาง เสียงสามารถเคล่อื นทอ่ี อ้ ม
ขอบวตั ถไุ ปยังด้านหลงั ได้

ปรากฏการณ์จากการเลยี้ วเบนของเสียง

การได้ยนิ เสียง เม่ือเดนิ ผ่านมุมอาคารเรียน
หรือมุมตึก

การทน่ี กั เรียนยืนในตาแหน่งต่าง ๆ นอกห้องเรียนโดยไมเ่ ห็น
แหลง่ กาเนดิ เสยี งในห้องเรียนกย็ ังสามารถได้ยนิ เสยี งได้ เปน็ เพราะเสียงเดิน
ทางออ้ มขอบช่องประตู หรอื ขอบหน้าตา่ งได้ แสดงวา่ เกิดการเลยี้ วเบนของ
เสยี งออ้ มส่ิงกดี ขวาง

การรวมคล่ืนของคล่ืนเสียง

การรวมกนั ของคล่นื เสียงเกิดขนึ้ เม่ือคล่นื เสยี งตงั้ แต่ 2 คล่นื ขนึ้ ไปมาพบกนั
สามารถรวมกนั ได้ การรวมคล่นื แบบเสรมิ เสยี งจะดงั ขนึ้ การรวมคล่ืนแบบ
หกั ลา้ งเสียงจะเบาลง

การรวมคลื่นของคลืน่ เสียง

เมือ่ รับฟงั เสยี งจากลาโพง 2 ตวั ทสี่ ง่ เสียงความถ่เี ดยี วกนั
พร้อมกันทตี่ าแหน่งต่าง ๆ ในแนวขนานกบั ลาโพง ท่ีบางตาแหนง่ จะได้
ยินเสยี งดงั มากกวา่ ปกติ แสดงว่าทีต่ าแหน่งนน้ั ความดันอากาศ
เปล่ยี นแปลงมาก เน่ืองจากคลื่นความดันอากาศของเสยี งจากลาโพงทงั้
สองตวั มารวมกนั แบบเสริม บางตาแหนง่ จะไดย้ ินเสียงค่อยแสดงวา่ ที่
ตาแหน่งนั้นความดนั อากาศเปลยี่ นแปลงนอ้ ย เน่ืองจากคลน่ื ความดนั
อากาศของเสยี งจากลาโพงทงั้ สองตวั มารวมกนั แบบหักลา้ ง การไดย้ ิน
เสยี งดังบางตาแหน่ง และเสยี งค่อยบางตาแหน่งน้ัน เปน็ การรวมคล่นื
ของคลืน่ เสียง

สมบตั กิ ารแทรกสอดของเสียง

เป็นเหมือนกบั กรณีคล่ืนทวั่ ไป
โดยท่ีแหล่งกาเนิดคล่ืนอาพนั ธ์คือลาโพง
สองตวั ท่ีใหก้ าเนิดเสียงที่มีความถี่เท่ากนั
โดยตาแหน่งที่คลื่นเสริมกนั (ปฏิบพั )เรา
จะไดย้ นิ เสียงดงั ส่วนตาแหน่งที่คล่ืน
หกั ลา้ ง(บพั ) เสียงจะเบาใหP้ เป็นจุดบน
แนวปฏิบพั และ Q เป็นจุดบนแนวบพั ของ
การแทรกสอด จะไดค้ วามสมั พนั ธ์ ดงั น้ี

ปรากฏการณ์จากการแทรกสอดของคล่ืนเสียง

ตาแหน่งท่ีนงั่ ในโรงภาพยนตร์ ะบบเสียง dolby surround

บีต

คล่ืนเสียงจากแหล่งกาเนิดเสียงสองแหล่งท่ีมีความถ่ีแตกต่างกัน
เล็กน้อย และเคลื่อนที่อยู่ในแนวเดียวกัน เกิดการรวมเป็นคลื่นเดียวกัน ทาให้มี
การเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดของคล่ืนรวม โดยแอมพลิจูดของคลื่นเสียงแสดงถึง
ความดังของคล่ืนเสียงน้ัน จึงทาให้ได้ยินเสียงดัง เสียงค่อย เป็นจังหวะ
ดว้ ยความถ่ีเทา่ กบั ผลตา่ งของความถีข่ องคลืน่ เสียงท้ังสองน้ัน
เรียกวา่ บีต (beat)

บสี ต์ (Beats)

เป็ นปรากฏการณ์การแทรกสอด
ของคล่ืนเสียง 2 ชุดท่ีมีความถี่ต่างกนั
เลก็ นอ้ ยเคล่ือนที่มาพบกนั ทาใหเ้ กิดการ
รวมตวั ขอคล่ืนเป็นคล่ืนลพั ธ์ ซ่ึงมีแอมพลิ
จูดไม่คงท่ีเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา บริเวณ
ใดมีแอมพลิจูดมากเสียงจะดงั แต่บริเวณ
ใดมีแอมพลิจูดนอ้ ยเสียงจะค่อย จึงมีผลให้
เกิดเสียงดงั และเสียงค่อยสลบั กนั ไป

นักดนตรีนาหลักการของบีต ความดนั /ความหนาแน่น
ใช้ในการเทียบเคียงเสียงของเครื่องดนตรี คล่ืนเสียง 1 – ความถี่ 12 เฮิรตซ์ (จานวนลูกคล่ืนต่อหน่ึงวนิ าที)

เช่น การเทียบเสียงให้ได้มาตรฐานของ คลื่นเสียง 2 – ความถี่ 14 เฮิรตซ์
กีตาร์ โดยใช้แหล่งกาเนิดเสียงมาตรฐาน

ทาให้ เกิดเสียงดังขึ้นพร้ อมกับเครื่อง คลื่นลพั ธ์ เวลา
ดนตรี ถ้าได้ยินเสียงบีต แสดงว่าความถ่ี เสียงดงั เสียงเงียบ
ยังไม่ เท่ ากัน ต้ องทาการปรั บต่ อไ ป เวลา
จนกระทง่ั ไม่ได้ยนิ เสียงบีต จึงจะถือได้ว่า
เสี ยงจากเครื่ องดนตรี ได้ มาตรฐาน หน่ึงวนิ าที
ไม่ผดิ เพยี้ น 1 บีต

ความถบ่ี ีตเป็น 2 บีตต่อวินาที
กราฟ ความถ่ีบีต

การส่ันพ้องของเสียง

อากาศท่ีอยู่ในกล่องหรือท่อมีความถ่ีธรรมชาติเช่นเดียวกับวัตถุอื่น ๆ
หากให้คล่ืนที่มีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของอากาศในท่อ อากาศในท่อ

จะสั่นอย่างรุนแรง เกิดเป็ นเสียงดังขึน้ มา เรียกว่า การสั่นพ้องของเสียง
(resonance)

https://www.youtube.com/watch?v=3mclp9QmCGs

ตรวจสอบความเข้าใจ พฤติกรรมของเสียง

1. ถา้ เราตะโกนใสก่ า แพงซง่ึ เป็นสง่ิ กีดขวาง และไดย้ ินเสยี งกลบั มาเป็น
เพราะพฤตกิ รรมใดของเสยี ง

2. เม่ือเราเหน็ ฟา้ แลบแลว้ เตรยี มยกมอื ขนึ้ อดุ หู แตก่ ลบั ไมไ่ ดย้ นิ เสียงฟา้ รอ้ ง
เป็นเพราะเหตใุ ด

3. ในหอประชุมของโรงเรยี นท่ีมลี าโพงต้งั อยู่ดา้ นหนา้ เวที 2 ตัว ผ้ฟู งั ทนี่ ง่ั อยู่
ในแถวขนานกบั หนา้ เวทีแตล่ ะตาแหน่งจะไดย้ นิ เสยี งดงั เทา่ กันหรือไม่ อย่างไร

4. นกั เรยี นสามารถไดย้ ินเสยี งคนคยุ กนั จากคนละดา้ นของมมุ ตกึ หรอื ไม่
เพราะพฤตกิ รรมใดของเสยี ง

อตั ราเร็วของคล่ืนเสียง
เนื่องจากเสียงเป็นคลื่นที่ตอ้ งอาศยั ตวั กลางในการเคล่ือนท่ี ดงั น้นั

อตั ราเร็วของเสียงจึงข้ึนอยกู่ บั สมบตั ิต่างๆตวั กลางดว้ ย เช่นความหนาแน่น
ความยดื หยนุ่ และอุณหภูมิ เป็นตน้

การหาอตั ราเร็วของเสียงหาไดจ้ ากสมการ

ความสัมพนั ธ์ระหว่างอตั ราเร็วของเสียงกบั อุณหภูมขิ องอากาศ
จากการทดลองพบวา่ เสียงจะมีอตั ราเร็วเพิ่มข้ึน เม่ือเคล่ือนที่ใน
ตวั กลางที่มีอุณหภูมิสูงข้ึน ดงั สมการ

EX.1 อัตราเรว็ ของเสยี งในอากาศขณะอณุ หภมู ิ 15
องศาเซลเซียสมคี า่ เทา่ ใด

EX.2 ถา้ ความเร็วโดยเฉล่ยี ในจงั หวัดยะลากบั
เชยี งใหมม่ คี า่ ตา่ งกัน 18 เมตรตอ่ วนิ าที จงหา
อณุ หภูมทิ ตี่ า่ งกันของทง้ั สองจงั หวดั เป็นองศา
เซลเซยี ส ถ้าอตั ราเร็วของเสยี งที่ 0องศาเซลเซยี ส
มีค่า 331 เมตร/วนิ าที

ลองทาดู

จงคานวณหาความยาวคลน่ื ของเสยี งความถี่ 272 เฮิรตซ์
ในบรเิ วณทม่ี ีอุณหภมู ิ 15 องศาเซลเซยี ส เม่ือคลนื่ เสียง
เคลอ่ื นทีผ่ ่านอากาศ

ลองทาดู

จงหาความยาวคลน่ื ของเสียงซงึ่ มคี วามถี่ 1,000
Hz ขณะคล่ืนเสียงผ่านเหลก็ ท่มี อี ณุ หภูมิ 25
องศาเซลเซียส ถา้ อตั ราเรว็ ของคลนื่ เสยี งในเหลก็
ท่อี ุณหภมู ิ 25 องศาเซลเซยี ส มีค่า 5,200 m/s