คลื่นเสียง
“เสียง เริ่มเกิดขึ้นเมื่อวัตถุหรือแหล่งกำเนิดเสียงมีการสั่นสะเทือน
ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของอากาศที่อยู่โดยรอบ
กล่าวคือโมเลกุลของอากาศเหล่านี้จะเคลื่อนที่จากตำแหน่งเดิม
ไปชนกับโมเลกุลที่อยู่ถัดไป ก่อให้เกิดการถ่ายโอนโมเมนตัม
จากโมเลกุลที่มีการเคลื่อนที่ให้กับโมเลกุลที่อยู่ในสภาวะปกติ
จากนั้นโมเลกุลที่ชนกันนี้จะแยกออกจากกัน
โดยโมเลกุลที่เคลื่อนที่มาจะถูกดึงกลับไปยังตำแหน่งเดิมด้วยแรง
ปฏิกิริยา
และโมเลกุลที่ได้รับการถ่ายโอนพลังงานจะเคลื่อนที่ไปชนกับ
โมเลกุลที่อยู่ถัดไป ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นสลับกันไปมาได้เมื่อ
สื่อกลาง(ในที่นี้คืออากาศ) มีคุณสมบัติของความยืดหยุ่น
การเคลื่อนที่ของโมเลกุลอากาศนี้จึงเกิดเป็นคลื่นเสียง
เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงสั่นจะถ่ายทอดการสั่นให้แก่โมเลกุลของตัวกลาง
ที่อยู่ใกล้และโมเลกุลนั้นจะสั่นกลับไปกลับมาพร้อมกับถ่ายทอดการสั่น
ให้แก่โมเลกุลต่อ ๆ ไปตามลำดับทำให้พลังงานของเสียงถูกส่ง
แผ่กระจายออกไป ขณะที่โมเลกุลสั่นกลับไปกลับมานั้นจะทำให้เกิด
บริเวณส่วนที่เรียกว่า
"ช่วงอัดสลับกันไปกับช่วงขยาย"
lllllllll l l l l l l l llllllllllll l l l l l l l lllllllllll l l l l l l l llllllllllll l l l l l l l llllllllll l l l l l l l llllllllllll l l l l l
อัด ขยาย อัด ขยาย อัด ขยาย อัด ขยาย อัด ขยาย อัดขยาย
ช่วงอัด คือ บริเวณที่โมเลกุลกำลังเคลื่อนที่เข้ามากันจึงมีโมเลกุล
อัดกันหนาแน่นกว่าปกติ
ช่วงขยาย คือ บริเวณที่โมเลกุลกำลังเคลื่อนที่ห่างออกจากกันจึง
มีโมเลกุลหนาแน่นน้อยกว่าปกติระยะห่างระหว่าง
ช่วงอัดถึงช่วงอัดถัดไป เรียกว่า ความยาวคลื่น
ซึ่งจะเท่ากับระยะห่างระหว่างช่วงขยายที่อยู่ถัดกันด้วย
อัตราเร็วเสียงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติตัวกลางที่เสียง
เคลื่อนที่ผ่าน ได้แก่ ความหนาแน่น
ความยืดหยุ่น เป็นต้น โดยปกติเสียงเดินทาง
ในของแข็งได้ดีที่สุด รองลงมาคือ
ของเหลวและก๊าซ
นอกจากนี้อัตราเร็วเสียงยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลางที่เสียง
เคลื่อนที่ผ่าน โดยพบว่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
อัตราเร็วเสียงจะมีค่ามากขึ้น
เสียงมีสมบัติของคลื่นครบทั้ง 4 ประการ
คือ สะท้อน หักเห แทรกสอด และเลี้ยวเบน ดังนี้
1 เสียงสะท้อน
การสะท้อนของเสียง คือ เสียงจากแหล่งกำเนิดเสียง
ตกกระทบวัตถุแล้วสะท้อนกลับมาที่เดิม
เสียงสะท้อนกลับ คือเสียงที่สะท้อนกลับมาสู่หู
ช้ากว่าเสียงที่ตะโกนออกไปเกิน วินาทีหูจึงจะสามารถ
แยกเสียงที่ตะโกนกับเสียงสะท้อนกลับมาได้ การสะท้อนของคลื่นจะเกิดขึ้นได้ีเมื่อวัตถุหรือสิ่งกีด
ขวาง มีขนาดโตกว่าความยาวคลื่นที่ตกกระทบ
2 การหักเหของเสียง
เสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งผ่านไปยังอีกตัวกลาง
จะเกิดการหักเหเช่นเดียวกับคลื่นผิวน้ำเช่นเห็นฟ้าแลบ
โดยไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องเนื่องจากคลื่นเสียงเคลื่อนท
ี่ ผ่านอากาศร้อนได้เร็วกว่าอากาศเย็นอัตราเร็วของเสียง
จึงน้อยกว่าบริเวณใกล้ผิวโลก
3 การแทรกสอดของเสียง เสียงมีคุณสมบัติสามารถ
แทรกสอดกันได้เมื่อฟังเสียงบริเวณที่มีการแทรกสอด
กันจะได้ยินเสียงดังค่อยต่างกันซึ่งจะได้ศึกษาต่อไป
4 การเลี้ยวเบนของเสียง
เสียงสามารถเคลื่อนที่อ้อมสิ่งกีดขวางไปด้านหลังของ
สิ่งกีดขวางได้ เช่นเดียวกับ คลื่นผิวน้ำ ซึ่งจะพบเห็นใน
ชีวิตประจำวันอยู่เสมอ
การเกิดบีตส์ (Beat)
เป็นปรากฎการณ์จากการแทรกสอดของคลื่นเสียง 2 ขบวน
ที่มีความถี่แตกต่างกันเล็กน้อย
และเคลื่อนที่อยู่ในแนวเดียวกันเกิดการรวมคลื่นเป็นคลื่น
เดียวกัน ทำให้แอมพลิจูดเปลี่ยนไป
เป็นผลทำให้เกิดเสียงดังเสียงค่อยสลับกันไปด้วย
ความถี่ค่าหนึ่ง
ความถี่ของบีตส์หมายถึง
เสียงดังเสียงค่อยที่เกิดขึ้นสลับกันในหนึ่งหน่วยเวลา
เช่น ความถี่ ของบีตส์เท่ากับ 7 รอบ/วินาที
หมายความว่าใน 1 วินาที จะมีเสียงดัง 7 ครั้ง และเสียง
ค่อย 7 ครั้ง
ความดังของเสียง
วัดได้จากพลังงานของเสียงที่ตกลงพื้นที่รับเสียง
ซึ่งการบอกค่าความดังบอกได้ 2 แบบ คือ
1. ค่าความเข้มของเสียง ซึ่งวัดจากพลังงานเสียง
ที่ตกตั้งฉากบนพื้น
ที่รับเสียง 1 ตารางหน่วยในเวลา 1 วินาที
ค่าความเข้มเสียงจะมีหน่วยเป็นวัตต์/ตารางเมตร
2. ค่าระดับความเข้มเสียง เป็นค่าความดังที่เปรียบเทียบกับ
ค่าความเข้มเสียงต่ำสุด นิยมใช้หน่วยเดซิเบล
เสียงที่มนุษย์ได้ยินมีค่าระดับความเข้มเสียง
ระหว่าง 0 - 120 เดซิเบล
เช่น เสียงกระซิบมีความดังประมาณ 30 เดซิเบล
เสียงเครื่องตัดหญ้า มีความดังประมาณ 100 เดซิเบล เป็นต้น
การบอกค่าความดังของเสียงนิยมบอกในรูปของระดับ
ความเข้มเสียงใน
หน่วย "เดซิเบล"
การได้ยิน
จะเกิดขึ้นได้ต้องมีองค์ประกอบ 3 อย่างได้แก่
แหล่งกำเนิดเสียง ตัวกลางให้เสียงผ่าน และอวัยวะรับเสียง
(หูและองค์ประกอบของหู)
มนุษย์ได้ยินเสียงที่อยู่ในช่วงความถี่ที่ประสาทหูของมนุษย์รับได้ คือ
ความถี่ระหว่าง 20 - 20,000 เฮิรตซ์
และเสียงนั้นต้องมีความดัง หรือ
ค่าระดับความเข้มเสียงไม่ต่ำกว่า 0 เดซิเบล
1.ความถี่ธรรมชาติ 
คือ ค่าความถี่ของวัตถุแต่ละชนิดที่มีอยู่ในตัว
มันเอง
2.การสั่นพ้อง
ปรากฏการณ์ที่ทำให้ วัตถุสั่นหรือแกว่งโดยความ
ถี่ของแรงที่ทำให้วัตถุสั่นหรือแกว่งเท่ากับความ
ถี่ธรรมชาติของวัตถุ
ุ นั้นเรียกว่า การสั่นพ้อง ขณะเกิดการสั่นพ้อง
การสั่นพ้องของวัตถุจะมีแอมพลิจูดของการ
สั่นมากที่สุดเมื่อเทียบกับการสั่นด้วยความถี่อื่นๆ
การสั่นพ้องของเสียงการเกิดการสั่นพ้องของเสียง
ในหลอดที่มีความยาวคงที่
1.ความถี่มูลฐาน คือ ความถี่ต่ำสุดของคลื่น
นิ่งในหลอด ซึ่งมีความยาวคลื่นมากที่สุด
แล้วทำให้เกิดการสั่นพ้องของเสียง
2.โอเวอร์โทน คือความถี่ของคลื่นนิ่งที่ถัดจาก
ความถี่มูลฐานแล้วทำให้เกิดการสั่นพ้อง
ของเสียงในหลอดนั้นได้ มีค่าเป็นขั้นๆ
3.ฮาร์โมนิค คือ ตัวเลขที่บอกว่าความถี่นั้น
เป็นกี่เท่าของความถี่มูลฐาน
คุณภาพของเสียง หมายถึง
ลักษณะเฉพาะตัวของเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียง
แต่ละชนิดเช่น เสียงจากปี่ เสียงจากปี่
หรือเสียงจากไวโอลินจะแตกต่างกัน
ทั้ง ๆ ที่เล่นดนตรีโน้ตตัวเดียวกันแต่เสียงที่เกิดขึ้นจะต่างกัน
เสียงพูดของมนุษย์แต่ละคนจะไม่เหมือนกันเพราะมีคุณภาพของเสียงหรือ
ลักษณะเฉพาะต่างกัน
สิ่งที่ทำให้คุณภาพของเสียงจากแหล่งกำเนิดต่างกัน
ก็คือชนิด ขนาดและลักษณะของวัสดุที่เป็นต้นกำเนินเสียง
รวมไปถึงลักษณะ
และขนาดของ "กล่องเสียง"
ที่ทำให้เสียงที่เกิดขึ้นมีความชัดเจนกังวานด้วย
