วันเสาร์ที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2561

เสียง(sound) คือ คลื่นกลชนิดตามยาว ถูกส่งต่อด้วยการสั่นของวัตถุหรืออนุภาคตัวกลาง เช่น อากาศ น้ำ เมื่อวัตถุหรืออนุภาคเกิดการสั่นจะเกิดการอัดตัวและการขยายตัวของคลื่นเสียง ทำให้เสียงที่ได้ยินมีความดัง-เบาแตกต่างกัน และด้วยเสียงเป็นคลื่นตามยาวจึงมีคุณสมบัติของความเป็นคลื่นที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่างๆของเสียงครบทั้ง 4 ข้อ คือ การสะท้อน การหักเห การแทรกสอด และการเลี้ยวเบน

1.การสะท้อน 
เสียงมีการสะท้อนเหมือนกับคลื่น จะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง หรือเปลี่ยนตัวกลางในการเคลื่อนที่ โดยคลื่นที่เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางเรียกว่า คลื่นตกกระทบ และคลื่นที่สะท้อนออกมาเรียกว่าคลื่นสะท้อน ซึ่งหากเสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากจะมีการสะท้อนของคลื่นเสียงเกิดขึ้นซึ่งเฟสจะเปลี่ยนไป 180 องศา แต่ถ้าเสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยจะมีการสะท้อนเพียงบางส่วนซึ่ง การสะท้อนนี้คลื่นเสียงจะมีเฟสเท่าเดิม




Image result for sound reflection gif
  


ตัวอย่างการสะท้อนของคลื่นเสียง




ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ echo sound-เสียงก้อง(Echo) 
    คือการสะท้อนของเสียงกลับซึ่งสามารถรับฟังได้ เมื่ออยู่ห่างตัวกลางที่ทำให้เกิดการสะท้อน
ของเสียงมากกว่า 17 เมตร เพราะหูของคนเราจะสามารถแยกเสียงครั้งที่ 1และ 2 ได้เมื่อเสียงนั้น 
ห่างกันอย่างน้อย 0.1 วินาที









-โซนาร์ (Sonar – Sound Navigation and 
Ranging)  
Image result for โซนาร์
      คือเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์สำหรับตรวจหาวัตถุใต้น้ำ มีหลักการทำงานทำนองเดียวกับเครื่องเรดาร์ แต่โซนาร์ใช้หลักการสะท้อนของคลื่นเสียง และต้องใช้ในน้ำ แทนที่จะใช้ในอากาศดังเช่นเรดาร์ โดยจะส่งคลื่นเสียงออกไปให้กระทบกับวัตถุแล้วสะท้อนกลับมา เครื่องโซนาร์อาจใช้ค้นหาเรือดำน้ำ หาตำแหน่งของเรือที่จมในทะเล หาฝูงปลา และหยั่งความลึกของท้องทะเลได้อย่างดี 




2.การหักเห



การหักเหของเสียงนั้นจะเกิดขึ้นเมื่อเสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกันซึ่งทำให้อัตราเร็วของเสียงเปลี่ยนแปลง และอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปก็ทำให้อัตราเร็วของเสียงเปลี่ยนแปลงไปด้วย ซึ่งเป็นสมบัติการหักเหของคลื่น ในการหักเหของคลื่นเสียงทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงเปลี่ยนไปด้วย ยกเว้นเมื่อคลื่นเสียงตกตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลางทิศทางจะไม่เปลี่ยน นอกจากนี้ลมยังมีผลต่ออัตราเร็วของเสียงในอากาศแสดงว่าลมทำให้เสียงเกิดการหักเหได้


    การหักเหของคลื่นเสียงเมื่อเดินทางผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน หรืออุณหภูมิต่างกัน จะเป็นไปตามกฎการหักเหของสเนลล์ (Snell's law) คือ






 ตัวอย่างการหักเหของคลื่นเสียง




Image result for การหักเหของเสียง ฟ้าร้อง


ในตอนกลางวันอากาศที่สูงขึ้นไปจะมีอุณภูมิต่ำกว่าบริเวณใกล้พื้น  ทำให้เสียงจากฟ้าแลบที่ลงมา มีมุมหักเหโกว่ามุมตกกระทบ เมื่อหักเหหลายครั้งทำให้เกิดการสะท้อนกลับหมดกลับขึ้นไป ไม่มีเสียงมาถึงผู้ฟังที่อยู่บนพื้น





3.การแทรกสอด

การแทรกสอดของเสียงเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากคลื่นเสียงที่มาจากแหล่งกำเนิดเสียงตั้งแต่ 2 แหล่งขึ้นไปรวมกัน จึงเกิด การแทรกสอดแบบเสริมกัน และหักล้างกัน ทำให้เกิดเสียงดัง และ เสียงค่อย

ในกรณีที่เป็นเสียงเสริมกัน ตำแหน่งที่มีการเสริมกันจะมีเสียงดัง ส่วนตำแหน่งที่แทรกสอดแล้วหักล้างกันจะมีเสียงค่อย แต่การเกิดปรากฏการณ์แทรกสอดเกิดจากแหล่งกำเนิดเสียงที่มีความถี่ต่างกัน ทำให้เกิดเสียงดัง เสียงค่อยเป็นจังหวะๆ เรียกว่า บีตส์ (Beats)ประโยชน์จากการแทรกสอดและบีตส์นี้ นำมาใช้เทียบเครื่องดนตรี โดยมีเครื่องเทียบเสียงมาตรฐาน ใช้หลักว่าเมื่อความถี่เสียงเท่ากันจะไม่เกิดบีตส์ ถ้ายังมีบีตส์อยู่แสดงว่า ความถี่เสียงยังไม่เท่ากัน ต้องปรับจนเสียงทั้งสองมีความถี่เท่ากันจึงไม่ทำให้เกิดบีสต์

Image result for การแทรกสอดของเสียง


Related image


ตัวอย่างการแทรกสอดของคลื่นเสียง
Related image
การจัดตำแหน่งของลำโพงให้เสียงดังเหมาะกับตำแหน่งที่นั่งผู้ชมในห้องประชุมหรือในคอนเสิร์ต โดยบริเวณที่มีการแทรกสอดแบบเสริมจะได้ยินเสียงดังมากกว่าบริเวณที่มีการแทรกสอดแบบหักล้างกัน
4.การเลี้ยวเบน



คือปรากฏการณ์ที่เสียงอ้อมสิ่งกีดขวาง หรือลอดผ่านช่องเปิดเดี่ยวเลี้ยวเบนผ่านแยกบนท้องถนน หรือผ่านช่องหน้าต่าง ช่องประตู เสียงจะเลี้ยวเบนได้ดีเมื่อความกว้างของช่องเปิดเท่ากับความยาวคลื่นเสียง นั้น  ดังนั้นในชีวิตประจำวันพบว่าเสียงที่มีความถี่ต่ำ(ความยาวคลื่นมาก) จะเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดต่างๆได้ดีกว่าเสียงความถี่สูง(ความยาวคลื่นน้อย)


Image result for sound diffraction gif


ตัวอย่างการเลี้ยวเบนของคลื่นเสียง
 เด็กผู้หญิงสามารถได้ยินเสียงจากเด็กผู้ชายที่เล่นกีตาร์ได้ แม้ว่าจะมีมุมห้องบังเสียงไว้เพราะว่าเสียงสามารถเลี้ยวเบนได้
Image result for การเลี้ยวเบนของเสียง





ขอขอบคุณแหล่งที่มาของข้อมูล :
 http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/10/sound/sound/property-1.htm
 https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%AA%E0%B8%B0%E0%B8%97%E0%B9%89%E0%B8%AD%E0%B8%99_%28%E0%B8%9F%E0%B8%B4%E0%B8%AA%E0%B8%B4%E0%B8%81%E0%B8%AA%E0%B9%8C%29
 https://sites.google.com/site/jiratida1552/kar-leiyw-ben
 http://www.neutron.rmutphysics.com/science-news/index.php?option=com_content&task=view&id=2150&Itemid=4
https://sites.google.com/site/jiratida1552/kar-leiyw-ben
http://lalita51231.blogspot.com/2014/09/blog-post_75.html
http://lalita51231.blogspot.com/2014/09/blog-post_86.html