ปรากฏการณ์คลื่นกลคลื่นเสียง

ปรากฏการณ์ของคลื่น
กลและคลื่นเสียง

4.1 คลื่นกล

คลื่ นกลเป็ นคลื่ นที่อาศัยสสารหรือตัวกลางเพื่ อให้พลังงานคลื่ นเคลื่ อนที่
ผ่านไปได้ เช่น คลื่นผิมนํ้า คลื่นบนเส้นเชือก คลื่นบนขดลวดของสปริง

4.1.1 ส่วนประกอบของคลื่น

เมื่อมีคลื่นเดินทางเข้ามาในตัวกลาง อนุภาคของตัวกลางจะสั่นโดยเคลื่นที่
ออกจากตำแหน่งสมดุล ดังรูป

ส่วนประกอบคลื่น

จำนวนลูกคลื่นที่ผ่านจุดๆ หนึ่งในเวลาหนึ่งวินาทีจะเท่ากับจำนวนรอบที่
อนุภาคตัวกลางสั่นได้ในเวลาหนึ่งวินาที เรียกว่า ความถี่ ของคลื่น มีหน่วย
เป็นรอบต่อวินาที หรือเฮิรตซ์ (Hz)

ช่วงเวลาที่คลื่นหนึ่งลูกเคลื่อนที่ผ่านจุดๆ หนึ่งจะเท่ากับช่วงเวลาที่อนุภาค
ตัวกลางสั่นได้ครบหนึ่งรอบ เรียกว่า คาบ ของคลื่น มีหน่วยเป็นวิยาที (s)

4.1.2 ประเภทของคลื่น

คลื่นกลหากพิจารณาทิศทางการเลื่อนที่ของคลื่นและการสั่นของอนุภาค
ตัวกลางที่เคลื่นที่ผ่าน สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ คลื่นตามยาว
และคลื่นตามขวาง

คลื่นตามยาว

ถ้าการถ่ายโอนพลังงานให้อนุภาคตัวกลางทำให้อนุภาคตัวกลางเคลื่นที่
กลับไปกลับมาในแนวเดียวกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เรียกคลื่นกล
นี้ว่าคลื่นตามยาว

การอัดขดลวดสปริงเข้าออก

คลื่นตามขวาง

เมื่อวางสปริงอยู่บนพื้นราบ แล้วสะบัดปลายสปริงไปทางซ้ายและขวาก
ลับไปกลับมาจะเกิดคลื่นสปริงเคลื่อนที่ไปข้างหน้ าโดนอนุภาคของสปริงจะ
เคลื่นที่ไปทางซ้ายและขวากลับไปกลับมา การถ่ายโอนพลังให้อนุภาค
ตัวกลางทำให้อนุภาคตัวกลางเคลื่อนที่กลับไปกลับมาในแนวตั้งฉากกับทิศ
ทางการเคลื่นที่ของคลื่นดังรูป เรียกคลื่นกลนี้ว่า คลื่นตามขวาง

ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นและอนุภาคในคลื่นตามขวาง

4.2 พฤติกรรมของคลื่น
4.2.1 การสะท้อนของคลื่น

เมื่อคลื่นกล เช่น คลื่นบนขดลวดสปริง คลื่นผิวนํ้า เคลื่นที่ไปกระทบสิ่ง
กีดขวาง หลังการกระทบคลื่นจะเคลื่อนที่กลับมาในตัวกลางเดิม เรียกว่า
การสะท้อน ของคลื่น โดยเรียกคลื่นที่เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางว่า
คลื่นตกกระทบ และเรียกคลื่นที่เคลื่อนที่กลับออกมาจากสิ่งกีดขวางว่า
คลื่นสะท้อน สำหรับคลื่นที่เคลื่อนที่ตกกระทบตั้งฉากกับสิ่งกีดขวาง
คลื่นจะสะท้อนเคลื่อนที่ในทิศตรงข้าม สำหรับคลื่นตกกระทบในทิศทำมุม
ต่างๆกับสิ่งกีดขวาง คลื่นจะสะท้อนเคลื่อนที่ในทำมุมนั้นๆ กับสิ่งกีดขวาง

กรณีคลื่นนํ้าในถาดคลื่นเมื่อมีคลื่นหน้ าตรงไปตกกระทบกับแผ่นกั้น
แนวเส้นตรงจะเกิดคลื่นสะท้อนออกจกาแผ่นกั้น และเมื่อเปลี่ยนมุมแผ่น
กั้นเป็นมุมใดๆ จะมีคลื่นนํ้าสะท้อนออกจากแผ่นกั้นเป็นมุมนั้นๆกับแผ่น
กั้น

4.2.2 การหักเหของคลื่น

เมื่อคลื่นเคลื่อนทีี่ผ่านรอยต่อจากนํ้าลึกเข้าสู่นํ้าตื้น ความยาวคลื่นผิวนํ้า
เปลี่ยนแปลงโดยมีขนาดลดลง และทิศทางของคลื่นผิวนํ้ามีทิศทางเดิมเมื่อ
คลื่นตกกระทบมีทิศตั้งฉากกับรอยต่อนํ้าลึกกับนํ้าตื้น แต่มีทิศทางเปลี่ยนไป
จากเดิมเมื่ อคลื่ นตกกระทบมีทิศไม่ตั้งฉากกับรอยต่อนํ้ าลึกนํ้ าตื้ น

การที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อของตัวกลางต่างกัน ทำให้อัตราเร็วคลื่น
และความยาวคลื่นเปลี่ยนไปแต่ความใถี่ของคลื่นคงเดิม โดยทิศทางของ
คลื่นอาจเปลี่ยนแปลงไป หรือยังมีทิศทางเดิมก็ได้ เรียกว่า การหักเห ของ
คลื่น และเรียกคลื่นที่ผ่านรอยต่อเข้าไปในตัวกลางใหม่ว่า คลื่นหักเห

การหักเหของคลื่นผิวนํ้า โดนที่ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นตั้งฉากกับรอยต่อ

การหักเหของคลื่ นผิวนํ้ ากรณีคลื่ นเดินทางผ่านรอยตาอนํ้ าลึก-นํ้ าตื้ นในทิศตั้ง
ฉากกับรอยต่อ พบว่าทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นไม่เปลี่ยนแปลง แต่ความ
ยาวคลื่นบริเวณนํ้าตื้น มีค่าน้ อยกว่าบริเวณนํ้าลึกดังรูป

การหักเหของคลื่นผิวนํ้า โดยที่ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นไม่ตั้งฉากกับรอยต่อ

ถ้าการหักเหของคลื่นผิวนํ้า กรณีคลื่นเดินทางผ่านรอยต่อนํ้าลึก-นํ้าตื้นใน
ทิศไม่ตั้งฉากกับรอยต่อพบว่าทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นเบี่ยงเบนไปจาก
แนวเดิม และความยาวคลื่นบริเวณนํ้าตื้น มีค่าน้ อยกว่าบริเวณนํ้าลึก

ในชีวิตประจำวันสังเกตปรากฏการณ์จากคลื่นทะเลได้ เมื่อคลื่นจากบริ
เวณนํ้าลึกเคลื่อนที่เข้าชายฝั่งซึ่งเป็นบริเวณนํ้าตื้น เราจะเห็นว่าคลื่นบริเวณ
นํ้าลึก สันคลื่นจะห่างกันมากกว่าคลื่นบริเวณนํ้าตื้น

4.2.3 การเลี้ยวเบนของคลื่น

เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านขอบสิ่งกีดขวาง คลื่นส่วนหนึ่งจะสามารถแผ่
กระจายอ้อมไปยังด้านหลังของสิ่งกีดขวางนั้นได้ เรียกว่าการเลี้ยวเบน ของ
คลื่น เมื่อคลื่นผ่านช่องเปิดถ้าช่องเปิดมีความกว้างน้ อยกว่าระยะห่างระหว่าง
สันคลื่นหรือน้ อยกว่าความยาวคลื่น คลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านช่องเปิดออกมาจะมี
ลักษณะเลี้ยวเบนออกมาเป็นโค้งวงกลม เมื่อช่องเปิดมีขนาดกว้างขึ้นคลื่นที่
เคลื่อนผ่านช่องเปิดขะมีลักษณะโค้งเฉพาะบริเวณใกล้ขอบ แต่คลื่นที่
เคลื่อนที่ผ่านช่องบริเวณตรงกลางจะเป็นคลื่นหน้ าตรงตามเดิม

4.2.4 การรวมคลื่น

เมื่อคลื่นตั้งแต่สองคลื่นเคลื่อนที่มาพบกัน จะเกิดการรวมคลื่นซึ่งขณะที่
คลื่นพบกันจะเกิดการรวมการกระจัดของอนุภาคตัวกลางของคลื่นที่มาพบ
กัน ถ้าคลื่นสองคลื่นมีการกระจัดในทิศเดียวกัน แอมพลิจูดรวมจะมากขึ้น
เรียกว่า การรวมคลื่นแบบเสริม แต่ถ้าคลื่นสองคลื่น มีการกระจัดในทิศตรง
ข้ามกัน แอมพลิจูดรวมจะน้ อยลง เรียกว่า การรวมคลื่นแบบหักล้าง หลัง
จากคลื่นเคลื่อนที่แยกผ่านออกจากกันไปแล้ว คลื่นจะกลับมามีรูปร่างแบบ
เดิมก่อนที่จะเกิดการรวมคลื่น และแต่ละคลื่อนจะเคลื่อนที่ต่อไปทางทิศทาง
เดิม

4.3 ความถี่ธรรมชาติ และสั่นพ้อง

4.3.1 ความถี่ธรรมชาติ

การรแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย

พิจารณาการรแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย โดยผู้ลุกตุ้มไว้กับเชือกแล้ว
แขวนไว้ให้ลูกตุ้มแกว่งได้อย่างอิสระ เมื่อทำให้ลูกตุ้มเคลื่อนที่ เช่น ดึงลูก
ตุ้มมาที่จุด A แล้วปล่อยให้ลูกตุ้มแกว่งจากจุด A ไปยังจุด B และเลยไปถึง
จุด C ลูกตุ้มจะเคลื่อนที่กลับมาที่จุด A ดังรูป ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นอีกครั้ง จาก
นั้นยังคงเคลื่อนที่กลับไปกลับมาเช่นเดิม เวลาที่ลูกตุ้มใช้ในการแกว่งกลับ
มาที่จุดเริ่มต้นครบ 1 รอบ เรียกว่า คาบของการแกว่ง มีหน่อยเป็นวินาที
และจำนวนรอบที่ลูกตุ้มแกว่งได้ใน 1 วินาที มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที หรือ
เฮิรตซ์ เรียกว่า ความถี่ของการแกว่ง

เมื่อปล่อยให้ลูกตุ้มแกว่งอย่างอิสระ ลูกตุ้มจะแกว่งต่อไปด้วยความถี่ค่า
หนึ่งที่ขึ้นอยู่กับความยาวเชือก แต่ไม่ขึ้นกับมวลของลูกตุ้ม ความถีี่นี้เรียก
ว่า ความถี่ธรรมชาติของลูกตุ้ม

สำหรับวัตถุอื่นๆเมื่อกระตุ้นให้วัตถุแกว่งหรือสั่นอย่างอิสระแล้วหนุดกระ
ตุ้น วัตถุจะแกว่งหรือสั่นต่อไปด้วยความถี่ค่าหนึ่งที่เรียกว่า ความถี่
ธรรมชาติ เช่นกัน โดยจะขึ้นกับสมบัติบางประการของวัตถุนั้น เช่นการสั่น
ของสายกีตาร์ขึ้นอยู่กับความยาว หมายถึง และขนาดของสายกีตาร์

4.3.2 การสั่นพ้อง

เมื่อมีแรงภายนอกมากระตุ้นลูกตุ้มด้วยความถี่ในการกระตุ้นตรงกับ
ความถี่ธรรมชาติของลูกตุ้ม จะพบว่าลูกตุ้มแกว่งด้วยแอมพลิจูดเพิ่มขึ้น
เรียกว่าเกิดการสั่นพ้องของลูกตุ้ม
สำหรับวัตถุอื่นๆเมื่อมีแรงกระตุ้นด้วยความถี่ของการออกแรงตรงกับ
ความถี่ธรรมชาติของวัตถุนั้นจะทำให้วัตถุสั่นด้วยแอมพลิจูดมากขึ้น เรียก
ว่า การสั่นพ้อง

วัตถุที่เกิดการสั่นพ้องจากการกระตุ้นในรูปแบบต่างๆ จะสั่นด้วยแอมพลิ
จูดที่มากขึ้นทำให้เกิดการสั่นที่รุนแรงจนอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายได้
เช่น สะพานทาโคมา ที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยแรงลมที่พัดมาปะทะทำให้
สั่นพ้องจนโครงสร้างสะพานพังเสียหาย ดังรูป

5.1 พฤติกรรมของเสียง
5.1.1 การสะท้อนของเสียง

ขณะมีสิ่งกีดขวาง เสียงที่ได้ยินดังชัดเจนกว่าขณะไม่มีสิ่งกีดขวาง แสดงว่า
เมื่อเสียงจากแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่ไปตามท่อส่งเสียงกระทบกับสิ่งกีดขวาง
จะเกิดการสะท้อนของเสียงที่สิ่งกีดขวางมาเข้าท่อรับเสียง นั่นคือเสียงมี
การสะท้อนเช่นเดียวกับคลื่นกลชนิดอื่น

การจัดกิจกรรมการสะท้อนของเสียง

5.1.2 การหักเหของเสียง

ปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เราเห็นแสงฟ้ าแลบแต่เราอาจไม่ได้ยินเสียง
ฟ้ าร้อง เนื่องจากเสียงจากตำแหน่งที่เกิดฟ้ าแลบเดินทางสู่ด้านล่างผ่าน
อากาศที่มีอุณหภูมิต่างกัน โดยอากาศด้านบนอุณหภูมิตํ่ากว่าด้านล่าง ทำให้
เสียงเดินทางจากด้านบนสู่ด้านล่างด้วยอัตราเร็วเพิ่มขึ้นทีละน้ อยตลอดเส้น
ทางเกิดการหักเหเปลี่ยนทิศทางทีละน้ อย จนในที่สุดไม่สามารถเดินทางมา
ถึงตัวเรา นั่นคือเสียงมาการหักเหเช่นเดียวกับการหักเหของคลื่น

การหักเหของเสียงฟ้ าร้อง

5.1.3 การเลี้ยวเบนของเสียง

การที่เรายืนในตำแหน่งต่างๆ นอกห้องสามารถได้ยินเสียงจากแหล่ง
กำเนิดในห้องได้แม้จะมองไม่เห็นแหล่งกำเนิดเสียงเป็ นเพราะเมื่ อเสียงจาก
แหล่งกำเนิดมาถึงขอบช่องประตูหรือขอบช่องหน้ าต่าง เสีบงจะเลี้ยวเบน
อ้อมขอบช่องประตูหรือขอบช่องหน้ าต่างมายังเราได้ นั่นคือเสียงเดินทาง
ไปพบวัตถุขวางกั้นทางเดินของเสียง เสียงสามารถเดินทางอ้อมขอบของ
วัตถุนั้นไปยังด้านหลังได้ จึงสามารถได้ยินเสียงแม้จะมีวัตถุขวางกั้นแหล่ง
กำเนิดเสียงไว้ เรียกพฤติกรรมนี้ว่า การเลี้ยวเบนของเสียง

ซึ่งสามารถสังเกตได้ในชีวิตประจำวัน เช่น การได้ยินเสียงคนคุยกันทั้งที่อยู่
คนละด้านของมุมตึกกับเราทำให้มองไม่เห็นผู้พูด ดังรูป

การเลี้ยวเบนของเสียงอ้อมมุมอาคาร

5.1.4 การรวมกันของคลื่นเสียง

เมื่อรับฟังเสียงจากลำโพง 2 ตัว ที่ส่งเสียงความถี่เดียวกันพร้อมกันที่
ตำแหน่งต่างๆ ในแนวขนานกับลำโพง ที่บางตำแหน่งจะได้ยินเสียงดัง
มากกว่าปกติแสดงว่าที่ตำแหน่งนั้นความดันอากาศเปลี่ยนแปลงมากกว่า
ปกติ เนื่องจากคลื่นความดันอากาศของเสียงจากลำโพงทั้งสองตัวมารวม
กันแบบเสริม บางตำแหน่งจะได้ยินเสียงค่อยกว่าปกติ แสดงว่าที่ตำแหน่ง
นั้นความดันอากาศเปลี่ยนแปลงน้ อยกว่าปกติ เนื่องจากคลื่นความดัน
อากาศของเสียงจากลำโพงทั้งสองตัวมารวมกันแบบหักล้าง นั่นคือเสียง
แบบพฤติกรรม การรวมกันของคลื่น เช้นเดียวกับคลื่นกลชนิดอื่น

5.2 การได้ยินเสียง

5.2.1 ความเข้มเสียงและระดับเสียง

ความเข้มเสียง

การปรับเพิ่มหรือลดเสียงของโทรทัศน์เป็ นการปรับกำลังเสียงของแหล่ง
กำเนิด ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงมีกำลังมากจะให้เสียงที่มีความดังมาก นอกจากนี้
เมื่อพิจารณาถึงระยะทางจากแหล่งกำเนิดเสียงถึงผู้ฟัง ถ้ากำลังเสียงของ
แหล่งกำเนิดเท่ากัน การได้ยินเสียงดัง-เบา จะขึ้นกับระยะทาง พบว่าเมื่ออยู่
ใกล้แหล่งกำเนิดเสียงจะได้ยินเสียงดังมากกว่าอยู่ไกลจากแหล่งกำเนิดเสียง
ระยะทางยิ่งไกลจากแหล่งกำเนิดเสียงผู้ฟังจะยิ่งได้ยินเบาลง ดังนั้นการที่ผู้
ฟังได้ยินเสียงดัง-เบา ขึ้นอยู่กับกำลังเสียงของแหล่งกำเนิดเสียง และระยะ
ทางระหว่างผู้ฟั งกับแหล่งกับเนิดเสียง

กำลังเสียง คือ ปริมาณพลังงานเสียงที่ส่งออกจากแหล่งกำเนิดเสียงในหนึ่ง
หน่วยเวลา มีหน่วยเป็นจูลต่อวินาที หรือ วัตต์ โดยกำลังเสียงที่ตกตั้งฉากลง
บน 1 หน่วยพื้นที่ คือ ความเข้มเสียง กล่าวคือความเข้มเสียงเป็นพลังงาน
เสียงที่ตกตั้งฉากบน 1 หน่วยพื้นที่ใน 1 หน่วยเวลา มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตา
รางเมตร (W/m 2) ดังนั้น กำลังเสียงเพิ่มขึ้นส่งผลให้ความเข้มเสียงเพิ่มขึ้น

ระดับเสียง

การได้ยินเสียงดังมากหรือน้ อย เกี่ยวข้องกับความเข้มเสียงที่ผู้ฟังได้
รับ เมื่อความเข้าเสียงมากได้ยินเสียงดังมาก เมื่อความเข้มน้ อย ได้ยิน
เสียงดังน้ อย แต่เสียงที่มนุษย์สามารถได้ยินมีช่วงความเข้มที่กว้างมาก
เพื่อให้สะดวกในการบอกค่าความดังที่ไม่กว้างมาก เราจึงบอกความดัง
เป็น ระดับเสียง มีหน่อยเป็น เดซิเบล (dB)

5.2.2 ความถี่เสียง

การได้ยินของมนุษย์นอกจากขึ้นอยู่กับความเข้มเสียงและระดับเสียงแล้ว
ยังขึ้นกับความถี่เสียงที่ได้ยิน โดยเสียงที่มีความถี่ต่างๆ เข้ามาในช่องหูของ
เรา ทำให้ได้ยินเป็นเสียงแหลม-เสียงทุ้ม ต่างกันโดยเสียงความถี่สูงหรือ
เสียงสูงเป็นเสียงแหลม เสียงความถี่ตํ้าหรือเสียงตํ่าเป็นเสียงทุ้ม คนทั่วไป
สามารถได้ยินเสียงในช่วงความถี่ประมาณ 20-20,000 Hz สำหรับความถี่ที่
ตํ่าหรือสูงกว่านี้จะไม่ได้ยิน สิ่งมีชีวิตอื่นๆ มีช่วงการได้ยินเสียงที่แตกต่าง
กันไป เช่นสุนัขสามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 30,000 Hz ค้างคาว
สามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 100,000 Hz เป็นต้น คนและสิ่งมีชีวิ
ตอื่นๆ สามารถผลิตเสียงในช่วงความถี่ต่างๆ และมีช่วงกราได้ยินดังรูป

ความถี่ของเสียงที่เกิดจากคน สัตว์ต่างๆ และช่วงความถี่ที่หูของสิ่ง
มีชวิตสามารถได้ยิน

5.2.3 ผลของความถี่และระดับเสียงที่มีต่อการได้ยินเสียง

ความสัมพันธ์ระหว่างระดับเสียงกับความถี่เสียงที่มนุษย์ได้ยินเป็ นไป
ตามรูปด้าล่าง โดยพบว่าความถี่ที่ 50 Hz จะเริ่มได้ยินที่ระดับเสียง
ประมาณ 50 dB และเริ่มเจ็บปวดที่ระดับเสียงประมาณ 130 dB หรือถ้า
เสียงในความถี่สูงๆ เช่น เสียงที่มีความถี่ประมาณ 10,000 Hz การได้ยิน
เสียงนี้เริ่มที่ระดับเสียงประมาณ 10 dB และเริ่มเจ็บปวดที่ระดับเสียง
ประมาณ 120 dB

ความสัมพันธ์ระหว่างระดับเสียงและความถี่ต่อการได้ยินเสียงของมนุษย์

5.3 ปารกฏการณ์อื่นๆ ของเสียง
5.3.1 การได้ยินเสียงสะท้อนกลับ

เมื่อตะโกนในห้องขนาดใหญ่ ตะโกนเข้าหาหน้ าผาหรือในบริเวณที่ล้อม
รอบไปด้วยภูเขาแล้วจะได้ยินเสียงสะท้อนชัดเจนได้ เนื่องจากเสียงเป็น
คลื่นเมื่อพบกับสิ่งกีดขวางก็จะเกิดการสะท้อนของเสียง โดยเวลาที่เราพูด
หรือตะโกนออกมา เสียงที่ได้ยินจะไม่หายไปทันทีแต่ยังคงอยู่ในระบบ
ประสาทการได้ยิน นานประมาณ 1/10 วินาที ถ้าเสียงสะท้อนใช้เวลาเดิน
ทางมากกว่า 1/10 วินาทีเราจะได้ยินเสียงนั้นซํ้าอีกครั้งหนึ่ง เรียกว่า เสียง
สะท้อนกลับ แต่เสียงสะท้อนที่กลับมาใช้เวลาน้ อยกว่า 1/10 วินาที เราจะ
รู้สึกว่าไม่ได้ยินเสียงนั้นซํ้าอีกครั้งหนึ่ง แต่จะได้ยินเสียงต่อเนื่องนานกว่า
ปกติเช่น เสียงจากการร้องเพลงในห้องนํ้า เรียกว่า การกังวานหรือการก้อง
ของเสียง

การสะท้อนกลับของเสียงเมื่อตะโกนเข้าหาหน้ าผา

5.3.2 การสั่นพ้องของเสียง

การที่ได้ยินเสียงดังมากที่สุด เกิดจากเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงทำให้ลำ
อากาศในท่อสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติค่าหนึ่ง เมื่อปรับความยาวลำอากาศใน
ท่อที่สั่นด้วยความถี่ธรรมชาติ เท่ากับความถี่ของเสียงจากแหล่งกำเนอด
เสียงจึงทำให้เสียงดังมากที่สุด เรียกว่า การสั่นพ้องของเสียง

สำหรับเสียงที่ได้ยินจากเครื่องดนตรีบางประเภทก็มาจากการสั่นพ้องของ
เสียงเช่นกัน สำหรับเครื่องดนตรีประเภทเป่าเช่น ขลุ่ย จะมีการปิดหรือเปิด
ช่องลมต่างๆ ตามความยาวของขลุ่ย เพื่อเป็นการเปลี่ยนความยาวของลำ
อากาศ ซึ่งจะทำให้เกิดเสียงที่มีความถี่ธรรมชาติต่างกัน

เครื่ องดนตรีประเภทเป่ า

5.3.3 บีต

เมื่อแหล่งกำเนิดเสียง 2 แหล่ง มีความถี่เท่ากันจะได้ยินเสียงดังสมํ่า
เสมอต่อเนื่องกันแต่เมื่อความถี่แตกต่างกันเล็กน้ อยจะได้ยินเสียงดังและ
ค่อย สลับกันเป็นจังหวะ เรียกว่า บีตของเสียง เมื่อความถี่แตกต่างกัน
มากกว่าขึ้น เสียงดังค่อยสลับกันจะมีจำนวนครั้งที่ได้ยินในหนึ่งหน่วย
เวลา เรียกว่า ความถี่บีตมีค่ามากขึ้น และเมื่อความถี่แตกต่างกันมากขึ้น
ต่อไป จะไม่สามารถได้ยินเสียงดังสลับค่อยเป็นจังหวะได้ การที่เสียงดัง
ค่อยสลับกันเป็นจังหวะดังกล่าว เกิดจากการรวมคลื่นที่มีความถี่ต่างกัน
เล็กน้ อยตามลักษณะดังรูป โดยจังหวะที่ได้ยินเสียงดังเกิดการรวมคลื่น
แบบเสริม และจังหวะที่ได้ยินเสียงค่อยเกิดการรวมคลื่นแบบหักล้าง

การเกิดบีตของคลื่นเสียงสองคลื่นที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้ อย

เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่โดยผู้ฟังอยู่นิ่ง ผู้ฟังจะได้ยินเสียงสูงขึ้น
เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาและจะได้ยินเสียงตำลง เมื่อแหล่ง
กำเนิดเสียงเคลื่ อนที่ออกจากผู้ฟั ง

กรณีแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่โดยผู้ฟังอยู่นิ่ง

เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟัง เสียงในอากาศเคลื่อนที่
เข้าหาผู้ฟังด้วยอัตราเร็วเสียงคงเดิมแต่สันคลื่นที่อยู่บริเวณด้านหน้ าของ
แหล่งกำเนิดเสียงจะอยู่ชิดกันกว่าเดิมทำให้ความยาวคลื่นสั้นลงส่งผลให้
ความถี่สูงขึ้นผู้ฟังจึงได้ยินเสียงแหลมขึ้น สำหรับสันคลื่นที่อยู่บริเวณด้าน
หลังของแหล่งกำเนิดเสียงจะอยู่ห่างกันกว่าเดิมทำให้ความยาวคลื่นยาว
ขึ้น ส่งผลให้ความถี่ตํ่าลงผู้ฟังจึงได้ยินเสียงทุ้มขึ้น

กรณีผู้ฟังเคลื่อนที่โดยแหล่งกำเนดเสียงอยู่นิ่ง

ผู้ฟั งเคลื่ อนที่เข้าหาหรือออกจากแหล่งกำเนิดเสียงที่อยู่นิ่ดังนั้น
ความยาวคลื่นเสียงจะเท่าเดิมแต่ความถี่เสียงที่ได้ยินจะเปลี่ยนแปลง
เมื่อผู้ฟังเคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกำเนิดเสียง ผู้ฟังจะพบกับสันคลื่นเสียงถัด
กันได้เร็วขึ้น ผู้ฟังพบจำนวนสันคลื่น ในหนึ่งหน่วยเวลามากขึ้น ส่งผลให้
ความถี่เสียงที่ได้ยินสูงขึ้น เมื่อผู้ฟังเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดเสียง
สันคลื่นถัดกันที่มาถึงผู้ฟังจะช้าลง ผู้ฟังพบจำนวนสันคลื่นในหนึ่งหน่วย
เวลาน้ อยลง ส่งผลให้ความถี่เสียงที่ได้ยินตํ่าลง

กรณีทั้งผู้ฟังและแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่

ได้แก่ เคลื่อนที่เข้าหากัน เคลื่อนที่ออกจากกัน เคลื่อนในทิศทางเดียวกัน
ด้วยขนาดความเร็วต่างกันเช่น การเคลื่อนที่ของรถสองคันบนถนนใน
ลักษณะต่างๆ เมื่อคันหนึ่งเปิดแตร ก็จะเกิดผลการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่
ได้ยินเนื่องจากการเคลื่อนที่ของทั้งแหล่งกำเนิดและผู้ฟังร่วมกัน ยกเว้น
กรณีแหล่งกำเนิดเสียงทั้งสองเคลื่อนที่ไปทางเดียวกันด้วยความเร็วเท่ากัน

5.4 ประโยชน์ของเสียงในด้านต่างๆ

ในชีวิตประจำวันของเรา มีการนำเสียงมาใช้ทั้งในการสื่อสาร และทำ
กิจกรรมต่างๆ เช่น การร้องเพลง การเล่นดนตรี การสนทนา การเรียนการ
สอน เป็นต้น ซึ่งเป็นเสียงที่อยู่ในช่วงความถี่เฉลี่ยประมาณ 20-20000
เฮิรตซ์ และระดับเสียงในช่วง 0-120 เดซิเบล นอกจากนี้เสียงยังสามารถ
นำมาประยุกต์ใช้ในด้านอื่นๆ ได้อีกทั้ง ด้านการเดินเรือและการประมง ด้าน
การแพทย์ เป็นต้น

การเดินเรือและการประมง

ใช้การปล่อยเสียงความถี่สูงจากเครื่องโซนาร์ในการระบุตำแหน่งของ
วัตถุในการเดินเรือหรือการประมง เป็นระบบที่ใช้การสะท้อนคลื่นเสียงใต้
นํ้า คลื่นเสียงถูกปล่อยออกไปสู่ก้นทะเลเมื่อไปกระทบสิ่งกีดขวางก็จะ
สะท้อนกลับมาที่ตัวรับสัญญาณบนเรือแล้วแปรผลประมาณขนาด รูปร่าง
ระยะห่าง และความลึกของวัตถุใต้นํ้า หรือเรือประมงสามารถค้นพบฝูงปลา

การแพทย์

นำคลื่นความถี่สูงที่เรียกว่า คลื่นอัลตราซาวด์ มาใช้ในการตรวจร่างการ
คนไข้โดยส่งคลื่นอัลตราซาวด์เข้าไปในบริเวณที่ต้องการตรวจ โดยการ
สะท้อนของคลื่นจาดอวัยวะเป้ าหมายหรือเนื้อเยื่อสามารถนำมาแปรผลฉาย
ภาพขึ้นจอ เพื่อตรวจดูทารกในครรภ์ ซึ่งคลื่นอัลตราซาวด์จะไม่เหมาะกับ
การใช้ตรวจกระดูกและปอด ภาพที่ได้จะไม่ชัดเจนเพราะเนื้อเยื่อที่แข็งและ
อากาศในปอดจะดูดกลืนคลื่นอัลตราซาวด์ทำให้ไม่สะท้อนคลื่นออกมา
นอกจากนี้คลื่นอัลตราซาวด์ยังสามารถใช้สลายนิ่วในไต ซึ่งเป็นส่วน
ประกอบของแคลเซียมหรือแร่ธาตุในไต ในอดีตแพทย์จะผ่าตัดเพื่อนำก้อน
นิ่วออกมา แต่ในปุจจุบันรักษาได้ด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวด์ ทำให้นิ่วแตก
สลายเป็นชิ้นเล็กๆ และขับออกจากร่างการโดยการปัสสาวะ