ฟิสิกส์ ม.4 เรื่อง คลื่น (wave) – เสียงและการได้ยิน ฟิสิกส์ ม.4

ความเข้มเสียงสูงสุดท่ีมนุษย์ได้ยิน (เสียงดัง) 1 watt/m2 

ความเข้มเสียงต่ำสุดที่มนุษยได้ยิน (เสียงเบา) 10-12 watt/m2 

ระดับความเข้มของเสียง

          เม่ือหาอัตราส่วนระหว่างความเข้มเสียงท่ีดังที่สุดท่ีมนุษย์ทนฟังได้กับความเข้มเสียงเบาที่สุดท่ีมนุษย์ได้ยิน มีค่ามากถึง1012
ดังนั้นเพ่ือความสะดวกในทางปฏิบัติจึงนิยมใช้ระดับความเข้มเสียงเป็นปริมาณที่บอกความดังของเสียงแทนความเข้มเสียง และเป็นเกียรติแก่ อเลกซานเดอร์ เกรแฮม เบล ระดับความเข้มของเสียงและมีหน่วย เรียกว่า เบล แต่เนื่องจากเบลเป็นหน่วยท่ีใหญ่เกินไป  ไม่สามารถบอกความละเอียดที่จะบอกค่าความดังของเสียงต่างๆ ได้จึงแบ่งเป็นหน่วยย่อยลงไปเรียกว่า เดซิเบล(dB) 

 

           มนุษย์สามารถได้ยินเสียงท่ีมีความดังท่ีระดับความเข้มของเสียงตั้งแต่ 0 – 120 เดซิเบล เสียงที่ดังมากเกินไปอาจทำให้หูหนวกได้ เช่น เสียงฟ้าผ่าใกล้ๆ ตัวที่มีค่าความดังเกิน 120 dB เป็นต้น เสียงท่ีมีความดังไม่มาก แต่ได้ยินเป็นเวลานานหลายชั่วโมง   ก็อาจเป็นอันตรายได้ เช่น เสียงเคร่ืองจักรในโรงงานอุตสาหกรรม (มลภาวะทางเสียง ) องค์การอนามัยโลกจึงกำหนดว่า             เสียงที่ปลอดภัยต้องมีความเข้มไม่เกิน 85 dB เม่ือต้องได้ยินติดต่อกันวันละ 8 ชั่วโมงข้ึนไป เสียงที่ดังไม่ถึงขั้นเป็นอันตรายกับหู     แต่อาจมีผลกระทบทางด้านจิตใจได้ เช่น ทำให้เกิดความเครียด ไม่มีสมาธิ เป็นต้น 

 

เราสามารถหาระดบัความเขม้ของเสียงไดด้งัน้ี
เมื่อ     คือระดับความเข้มของเสียงที่จุดพิจารณา (dB,เดซิเบล)

            I คือ ความเข้มของเสียงขณะใดขณะหน่ึงที่จุดพิจารณา ( watt/m2 ) 

            I0 คือความเข้มของเสียงต่ำสุดท่ีมนุษย์ได้ยิน =10-12watt/m2

              

 

 ตารางแสดงระดับความเข้มเสียงจากแหล่งกำเนิดต่างๆ

มลภาวะของเสียง 

 

        เมื่อเราอยู่ใกล้บริเวณที่กำลังมีการตอกเสาเข็ม หรือมีการขุดเจาะถนนดว้ยเครื่องเจาะหรือบริเวณโรงงานอุตสาหกรรมท่ีมีเคร่ืองจักรขนาดใหญ่หรือแม้แต่ในบริเวณสนามบินเสียงท่ีเกิดข้ึนในบริเวณเหล่าน้ีจะเป็นเสียงท่ีมีระดับความเข้มเสียงสูงถ้าหูรับฟังเสียงเหล่าน้ีติดต่อกันนานๆ จะทำให้สภาพหูและสภาพจิตใจของผู้ฟังผิดปกติได้ ดังนั้นผู้ที่ทำงานในบริเวณท่ีมีระดับความเข้มสูงจึงต้องมีจุกอุด หูหรือท่ีครอบหูหรือวัสดุเก็บเสียงอื่นๆเพ่ือช่วยลดระดับความเข้มเสียงให้หูปลอดภัย

           เน่ืองจากเสียงที่มีระดัับความเข้มเสียงสูงเป็นอันตรายต่อผู้ฟังที่อยู่ใกล้กระทรวงมหาดไทยจึงได้ออกประกาศเก่ียวกับความปลอดภัยในการทำงานในบริเวณที่มีเสียงดังโดยมีเกณฑ์ ดังแสดงในตาราง

ตาราง ประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่องความปลอดภัยเก่ียวกับเสียง

              เสียงที่มีระดับความเข้มเสียงสูง และเสียงที่ทำความราคาญแก่หูผู้ฟัง คือ มลภาวะของเสียง การปรับปรุงหรือแก้ไขแหล่งกำเนิดเสียงใหม่กำลังเสียงลดลง จะทำให้ระดับความเข้มของเสียงลดลงด้วย จึงจัดเป็นการลดมลภาวะของเสียงวิธีหน่ึง ในกรณีที่เราไม่สามารถแก้ไขความดังของเสียงที่แหล่งกำเนิดเสียงได้ การป้องกันโดยวิธีอื่นๆ เช่น การใช้จุกอุดหู หรือท่ีครอบหู หรือการติดตั้งวัสดุเก็บเสียง จะสามารถช่วยลดมลภาวะ      ของเสียงได้ 

หูกับการได้ยิน

 

หูเป็นอวัยวะสําคัญในการรับเสียงแบ่งออกเป็น 3 ส่วนคือ

1. หูส่วนนอก ( external ear ) ประกอบด้วยใบหู รูหูหรือช่องหู จนถึงแก้วหูทำหน้าที่รับเสียงจากภายนอก คล่ืนเสียงเดินทางไปทาง   รูหูโดยมีช่องหูทำหน้าท่ีรวมเสียงไปสู่แก้วหู

2. หูส่วนกลาง ( middle ear ) อยู่ถัดจากแก้วหูเข้าไปมีลักษณะเป็นโพรงอากาศภายในมีกระดูก 3 ชิ้น ได้แก่ กระดูกค้อนอยู่ชิดแนบกับแก้วหู กระดูกโกลนมีฐานวางปิดช่องที่ต่อไปยังหูชั้นใน และกระดูกทั่งทำหน้าท่ีส่งต่อแรงสั่นสะเทือนของเสียงไปยังหูส่วนใน และหูส่วนกลาง นอกจากน้ียังทำหน้าท่ีปรับความดันอากาศภายในให้เท่ากับความดันอากาศภายนอก โดยอาศัยท่อที่ติดต่อกับโพรงอากาศ หากความดันไม่เท่ากันจะทาให้หูอ้ือได้ยินเสียงไม่ชัดเจน

3. หูส่วนใน ( inner ear ) ประกอบด้วยส่วนสๆคัญ 2 ส่วน
               ส่วนแรก คือคอเคลีย(cochlea) เป็นท่อขดคล้ายรูปหอยโข่งภายในมีของเหลวมีเซลล์รับความสั่นสะเทือนของของเหลวภายในคอเคลีย ทำหน้าที่รับคลื่นเสียงและแปลงเป็นคลื่นไฟฟ้า ไปตามประสาทได้ยินไป ยังสมองเพื่อรับรู้การได้ยินและแปลความหมายโดยสมอง

              ส่วนที่สอง คือ ท่อคร่ึงวงกลม 3 ท่อ ตั้งฉากซ่ึงกันและกันทำหน้าท่ีรับการทรงตัวของร่างกายและการเคลื่อนไหวของศีรษะ

 

 

 

คุณภาพเสียง

 

คุณภาพของเสียง (Quality) หมายถึงความไพเราะของเสียงข้ึนอยู่กับจำนวนโอเวอร์โทนของเสียง ถ้าจำนวนโอเวอร์โทนมากเสียงจะนุ่มนวลถ้าจำนวนโอเวอร์โทนน้อยความนุ่มนวลของเสียงจะน้อยลง

เสียงดนตรี

เสียงดนตรีเป็นจะเป็นเสียงที่น่าฟังหรือไม่ต้องประกอบด้วยสิ่งต่อไปน้ี 

– ระดับเสียง ข้ึนอยู่กับความถี่ ความถ่ีสูงเสียงจะแหลมความถ่ีต่ำเสียงจะทุ้ม

– ความดัง ข้ึนอยู่กับความเข้มของเสียงหรือแอมพลิจูด แอมพลิจูดมากเสียงจะดัง แอมพลิจูดน้อยจะมีเสียงค่อย

– คุณภาพของเสียง ข้ึนอยู่กับ ค่าความเข้มของเสียง(I) และความถ่ีของเสียง(f) คุณภาพของเสียง ทำให้เราแยกได้ว่าเสียงดังกล่าวมาจากเครื่องดนตรีชนิดใด