สมบัติของเสียง

สมบัติของคลื่นเสียง

       เสียงเป็นคลื่นตามยาว มีสมบัติร่วมของคลื่นทั้ง 4 ประการคือ การสะท้อน การแทรกสอด การหักเห และการเลี้ยวเบน

การสะท้อน

-       เสียงจะสะท้อนได้ดีถ้าผิวสะท้อนแข็งและเรียบ

-       เสียงจะสะท้อนได้ดีถ้าแผ่นสะท้อนมีขนาดไม่น้อยกว่าความยาวคลื่นเสียง

-       เสียงก้อง ( echo ) ปกติคนเราจะได้ยินเสียงติดประสาทหูนานประมาณ 1/10 วินาที ถ้าเราปล่อยคลื่นเสียงออกไปเราจะได้ยินเสียงครั้งแรก ต่อมาเวลาผ่านไปไม่น้อยกว่า 1/10 วินาที คลื่นเสียงสะท้อนกลับมาเราจะได้ยินเสียงแยกออกเป็น 2 ครั้ง เราเรียกว่า เสียงก้อง

การประยุกต์ใช้การสะท้อนของเสียง

เรานำความรู้เกี่ยวกับอัตราเร็วเสียงการสะท้อนของเสียงมาใช้ประโยชน์ในการคำนวณหาระยะทาง

ได้จากสมการ

                  s = vt         โดย s = ระยะทาง,    

v = อัตราเร็วเสียง

                  v = fλ               f = ความถี่ของคลื่นเสียง,  λ = ความยาวคลื่นเสียง

 ตัวอย่างที่ 1  แหล่งกำเนิดคลื่นเสียงสั่นด้วยความถี่ 284 Hz ขณะนั้นอากาศมีอุณหภูมิ 298 เคลวิน ความยาวคลื่นขณะนั้นมีค่าเท่าใด

วิธีทำ     จากโจทย์กำหนดให้   f = 284 Hz

                        t = 298 – 273 = 25 C°

      หาอัตราเร็วของคลื่นเสียงที่อุณหภูมิ 25 C°

      จาก       Vt = 331 + 0.6t

      ดังนั้นจะได้   Vt = 331 + 0.6(25)

                      = 346  m/s

      หาความยาวของคลื่นเสียงได้จาก

                  v = fλ

      ดังนั้นจะได้   λ = v/f

                      = 346/284    = 1.2 m

การหักเหของเสียง

      หมายถึง  เสียงที่เดินทางจากตัวกลางหนึ่ง  ผ่านรอยต่อของตัวกลางเพื่อเข้าไปยังตัวกลางที่สองแล้วเกิดเปลี่ยนทิศของการเดินทาง   ทำให้อัตราเร็วและความยาวคลื่นเสียงเปลี่ยนไป  แต่ความถี่ยังคงที่เหมือนเดิม  ถ้ามุมหักเหโตกว่า  90  องศา  ทิศทางการเคลื่อนที่จะกลับเข้าสู่ตัวกลางเดิม  คือ  เกิดการสะท้อนกลับหมด  เนื่องจากเสียงเป็นคลื่นชนิดหนึ่ง  ดังนั้นจึงมีการหักเหเมื่อผ่านตัวกลางต่างชนิด  เช่น  เสียงตะโกนในอากาศเคลื่อนที่ในอัตราเร็วอันหนึ่ง  เมื่อเสียงนี้ผ่านลงในบ่อน้ำจะเปลี่ยนอัตราเร็วเป็นเร็วขึ้น  ดังนั้น  เมื่อเสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความเร็วน้อย  คือ  อากาศเข้าสู่ตัวกลางที่มีความเร็วมากกว่า  คือ  ในน้ำ  เสียงจะหักเหออกจากเส้นตั้งฉากและถ้าเสียงเคลื่อนที่ออกจากตัวกลางที่มีความเร็วมากกว่า  ไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วน้อยกว่า  เสียงจะหักเหเข้าหาเส้นตั้งฉาก  และอัตราเร็วของเสียงขึ้นกับความหนาแน่นของตัวกลางด้วย  คือ  ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อย  อัตราเร็วของเสียงจะช้ากว่าตัวกลางที่มีความหนาแน่นมาก

      หลักการนี้ใช้อธิบายเกี่ยวกับการเห็นฟ้าแลบ  แต่ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องได้  เพราะเมื่อเกิดฟ้าแลบเกิดเสียง  แต่อากาศใกล้พื้นดินอุณหภูมิสูงกว่าอากาศเบื้องบน  การเคลื่อนที่ของเสียงเคลื่อนที่ได้ในอัตราที่ต่างกัน  คือ  เคลื่อนที่ในอากาศที่มีอุณหภูมิสูงได้เร็วกว่าในอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำ  ดังนั้น  การเคลื่อนที่ของเสียงจึงเบนขึ้นทีละน้อย ๆ จนข้ามหัวเราไป  จึงทำให้ไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อง

การเลี้ยวเบนของเสียง

      หมายถึง  การเดินทางของคลื่นเสียงที่สามารถอ้อมไปด้านหลังของตัวกีดขวางได้  การเลี้ยวเบนมักเกิดพร้อมกับการสะท้อนของเสียง  เสียงที่เลี้ยวเบนจะได้ยินค่อยกว่าเดิมเพราะพลังงานของเสียงลดลง

 

การแทรกสอดของคลื่นเสียง

      ถ้าคลื่นเสียงจากแหล่งกำเนิดคลื่นเสียง 2 แหล่ง มีเฟสตรงกัน เคลื่อนที่มาพบกันจะมีเงื่อนไขการแทรกสอดดังนี้

      เมื่อเสริมกัน (แอมพลิจูดสูงขึ้นหรือได้ยินเสียงดัง) จะมีสมการปฏิบัพ (Antinode) ดังนี้

                                S1P – S2P = nλ        ( n = 0,1,2,3,…… )

      หรือ                            dsinθ = nλ        ( n = 0,1,2,3,…… )

      หรือ                                   n = 0,1,2,3,…… )

     

      เมื่อหักล้างกัน (แอมพลิจูดต่ำลงหรือได้ยินเสียงค่อย) จะมีสมการบัพ (node) ดังนี้

                                ( n = 1,2,3……. )

                           ( n = 1,2,3……. )

                                  ( n = 1,2,3……. )

                                                        

1 ความเห็น

หนึ่งความคิดบน “สมบัติของเสียง

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s