คลื่นเสียง (Sound Waves)
เวลาเราพูดถึงคำว่า “เสียง” หลายคนอาจนึกถึงสิ่งที่ลอยมาเข้าหู แต่ในความเป็นจริงแล้ว เสียงคือพลังงานทางกายภาพชนิดหนึ่งที่จับต้องได้ทางฟิสิกส์ เรียกว่า พลังงานเสียง (Acoustical Energy)
พลังงานเสียงเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศ เมื่อมีบางอย่างทำให้อากาศสั่น เช่น ลำโพง สายกีตาร์ หรือสายเสียงของมนุษย์ การสั่นนั้นจะเดินทางผ่านอากาศมาถึงหูเรา และสมองก็แปลผลออกมาเป็นเสียงที่เราได้ยิน
การสั่นของอากาศไม่ได้เกิดขึ้นแบบสะเปะสะปะ แต่เกิดเป็นรอบ ๆ อย่างมีรูปแบบ โดย โดยหนึ่งรอบของคลื่นความดันเสียง จะประกอบด้วยสองช่วงหลัก
- ช่วงแรกคือการอัดตัว (compression) ซึ่งเป็นช่วงที่โมเลกุลของอากาศถูกอัดแน่นเข้าหากัน
- จากนั้นจะตามด้วยช่วงการขยายตัว (rarefaction) ซึ่งเป็นช่วงที่โมเลกุลอากาศกระจายออกและความดันลดลง สองช่วงนี้สลับกันไปเรื่อย ๆ กลายเป็นคลื่นเสียงที่เดินทางผ่านอากาศ ความแรงของการอัดและขยายตัวนี้เรียกว่า แอมพลิจูด (Amplitude) ถ้าแอมพลิจูดสูง เราจะรับรู้ว่าเสียงดัง เพราะอากาศถูกอัดและขยายตัวมาก ถ้าแอมพลิจูดต่ำ เสียงก็จะเบาลงตามไปด้วย
ส่วนความเร็วของการสั่นอากาศในแต่ละวินาที เรียกว่า ความถี่ (Frequency) ความถี่บอกว่าในหนึ่งวินาที คลื่นเสียงสั่นกี่รอบ โดยทั่วไปมนุษย์สามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่อยู่ในช่วงประมาณ 20 ถึง 20,000 รอบต่อวินาที (cps)
ความถี่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับสิ่งที่มนุษย์เรารับรู้เรียกว่า ระดับเสียง (Pitch) แม้ว่า Pitch จะเป็นการรับรู้ของมนุษย์ที่ซับซ้อนกว่าค่าทางฟิสิกส์ แต่โดยหลักง่าย ๆ คือ
- เสียงที่มีความถี่สูง จะถูกเรารับรู้ว่าเป็นเสียงแหลม
- เสียงที่มีความถี่ต่ำ จะถูกเรารับรู้ว่าเป็นเสียงทุ้ม
- หน่วยที่ใช้เรียกความถี่คือ เฮิรตซ์ (Hertz – Hz) ซึ่งหมายถึงจำนวนรอบต่อวินาที เช่น 20 Hz หมายถึงการสั่น 20 cps
- นอกจากความถี่แล้ว คลื่นเสียงยังมีค่าที่เรียกว่า คาบ (Period)
คาบ (Period) คือระยะเวลาที่คลื่นเสียงใช้สั่นครบหนึ่งรอบ และคำนวณได้จากสมการง่าย ๆ
คาบ (Period) = 1 ÷ ความถี่ (Frequency)
เมื่อคลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศ มันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 1130 ฟุตต่อวินาที หรือ 344 เมตรต่อวินาที ที่ระดับน้ำทะเลและอุณหภูมิมาตรฐาน ที่สำคัญคือ ความเร็วของเสียงไม่ขึ้นกับความถี่
สุดท้ายคือ ความยาวคลื่น (Wavelength) ซึ่งหมายถึงระยะทางจริงที่คลื่นเสียงหนึ่งรอบเดินทางผ่าน โดยคำนวณได้จากสมการ
ความยาวคลื่น (Wavelength) = ความเร็วของเสียง ÷ ความถี่ (Frequency)
เข้าใจคลื่นเสียงตรงนี้ จะช่วยให้การเรียนรู้เรื่องระบบเสียง ลำโพง ไมโครโฟน และการปรับเสียงในขั้นต่อไปง่ายขึ้นมาก
🔰 สรุปสำหรับมือใหม่
- เสียงคือ พลังงานเสียง (Acoustical Energy) ที่เกิดจากการสั่นของอากาศ
- คลื่นเสียงมีสองช่วง คือ compression และ rarefaction
- Amplitude บอกความดังของเสียง
- Frequency บอกจำนวนรอบการสั่นต่อวินาที
- Pitch คือการรับรู้ระดับเสียงของมนุษย์
- เสียงเดินทางในอากาศด้วยความเร็วประมาณ 344 เมตรต่อวินาที
- Wavelength ขึ้นกับความเร็วของเสียงและความถี่
❓ FAQ สำหรับมือใหม่
A: คลื่นเสียงคือการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศที่สั่นเป็นรอบ ๆ เกิดจากพลังงานเสียง (Acoustical Energy)
A: compression คือช่วงที่อากาศถูกอัดแน่น ส่วน rarefaction คือช่วงที่อากาศขยายตัวและความดันลดลง
A: แอมพลิจูดมีผลต่อความดังของเสียง แอมพลิจูดสูงจะทำให้เสียงดังขึ้น
A: Frequency เป็นค่าทางฟิสิกส์ ส่วน Pitch คือการรับรู้ระดับเสียงของมนุษย์
คลื่นเสียง (Sound Waves) คือการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศที่สั่นเป็นรอบ ๆ ประกอบด้วย compression และ rarefaction ความดังของเสียงขึ้นกับแอมพลิจูด (Amplitude) ส่วน Pitch สัมพันธ์กับความถี่ (Frequency) ซึ่งมนุษย์ได้ยินในช่วงประมาณ 20–20,000 Hz