เสียงกับการได้ยิน ฟิสิกส์ ม.ปลาย

    คือ สมบัติของเสียงที่เรียกว่า ความดังของเสียง

    ความดังของเสียงคือ ปริมาตรของพลังงานเสียงที่มาถึงหูของเรา

ปัจจัยที่มีผลทำให้วัตถุเกิดเสียงดังหรือเสียงค่อย ได้แก่

• ระยะทางจากแหล่งกำเนิดเสียง ถึง หูผู้ฟัง ถ้าระยะทางใกล้ๆ จะได้ยินเสียงดังมากและจะได้ยินเสียงค่อยๆ ลงไปเมื่อระยะห่างออกไปเรื่อยๆตามลำดับ
• ความแรงในการสั่นสะเทือนของวัตถุแหล่งกำเนิดเสียง ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงสั่นด้วยความรุนแรง จะทำให้เกิดเสียงดัง แต่ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงสั่นเบาๆ      ก็จะทำให้เกิดเสียงสั่นค่อยลง ตามลำดับ
• ชนิดของตัวกลาง ความดังของเสียงขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลางที่คลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านไป ถ้าคลื่นเสียงเคลื่อนที่ไปในน้ำจะมีความดังของเสียงมากกว่า    คลื่นเสียงที่เคลื่อนที่ไปในอากาศ
• ขนาดและรูปร่างของวัตถุที่เป็นแหล่งกำเนิดเสียงสั่นสะเทือน เช่น กระดิ่งจักรยาน ทำให้เกิดเสียงดังและได้ยินในระยะทางหลายร้อยฟุต แต่ระฒังก็มีเสียง  ดังได้ไกลไปหลายๆกิโลเมตร เป็นต้น

เสียงสูงเสียงต่ำ

        เสียงสูงเสียงต่ำ เรียกว่า ระดับเสียง  ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงมีความเร็วในการสั่นสะเทือน (มีความถี่สูง) จะทำให้เกิดเสียงสูง  และถ้า แหล่งกำเนิดเสียงมีความเร็วในการสั่นสะเทือนน้อย หรือเบา (มีความถี่ต่ำ) จะทำให้เกิดเสียงต่ำ หรือเสียงทุ้ม

        ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดเสียงสูงต่ำ  เสียงสูงต่ำขึ้นอยู่กับความถี่ในการสั่นสะเทือนของวัตถุที่เป็นแหล่งกำเนิดเสียง แหล่งกำเนิดเสียงสั่นสะเทือนด้วยความถี่ต่ำ จะเกิดเสียงต่ำ  แต่ถ้าสั่นสะเทือนด้วยความถี่สูง เสียงก็จะสูง  โดยระดับเสียงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วย

        1. ขนาดของวัตถุกำเนิดเสียง

        2. ความยาวของวัตถุกำเนิดเสียง

        3. ความตึงของวัตถุกำเนิดเสียง

        จะเกิดการเปลี่ยนแปลง  ดังนี้

1. วัตถุที่ต้นกำเนิดเสียง  มีขนาดเล็กจะสั่นสะเทือนเร็วทำให้เกิดเสียงสูง แต่   ถ้าวัตถุที่ต้นกำเนิดเสียง มีขนาดใหญ่จะสั่นสะเทือนช้าทำให้เกิดเสียงต่ำ
2.  ถ้าวัตถุที่เป็นต้นกำเนิดเสียงมีขนาดยาวน้อยหรือสั้นจะสั่นสะเทือนเร็วทำให้เกิดเสียงสูง แต่ ถ้าวัตถุที่เป็นต้นกำเนิดเสียง มีขนาดความยาวมาก   จะสั่นสะเทือนช้าทำให้เกิดเสียงต่ำ
3. ถ้าวัตถุที่เป็นต้นกำเนิดเสียงมีความตึงมากจะสั่นสะเทือนเร็วทำให้เกิดเสียงสูง แต่ ถ้าวัตถุที่เป็นต้นกำเนิดเสียงมีความตึงน้อยหรือหย่อน  จะสั่นสะเทือนช้าทำให้เกิดเสียงต่ำ

อวัยวะรับเสียง

 

ส่วนประกอบของหูที่เกี่ยวข้องกับการได้ยิน

หูของคนเราแต่ละข้างแบ่งออกเป็น 3 ชั้นคือ หูชั้นนอก หูชั้นกลาง และหูชั้นใน

1.หูชั้นนอก ประกอบไปด้วย

    1.1 ใบหู เป็นกระดูกอ่อนที่หุ้มด้วยผิวหนังบางๆ ทำหน้าที่ดักและรับเสียงเข้าสู่รูหู

    1.2 รูหู เป็นท่อคดเคี้ยวเล็กน้อย ลึกประมาณ 2.5 ซม. ผนังของรูหูบุด้วยเยื่อบาง และใต้เยื่ออ่อนนี้เต็มไปด้วยต่อมน้ำมัน ทำหน้าที่ขับไขมันเหนียวและเหลว มา      หล่อเลี้ยงรูหู ไขมันเหล่านี้เมื่อรวมกับสิ่งสกปรกต่างๆก็จะกลายเป็น ขี้หู ซึ่งจะช่วยป้องกันสิ่งแปลกปลอมที่เข้ามาทางรูหูไม่ให้เข้าถึงเยื่อแก้วหูได้ง่าย

    1.3 เยื่อแก้วหู เป็นเยื่อบางๆอยู่ลึกเข้าไปในส่วนของรูหู กั้นอยู่ระหว่างหูชั้นนอกและหูชั้นกลางทำหน้าที่รับแรงสั่นสะเทือนของคลื่นเสียงที่เดินทางเข้ามาทางรูหู

2.หูชั้นกลาง อยู่ถัดจากเยื่อแก้วหู มีลักษณะเป็นโพรงอากาศบรรจุกระดูกเล็กๆ 3 ชิ้นติดต่อกัน คือกระดูกค้อน อยู่ติดกับเยื่อแก้วหู กระดูกทั่ง อยู่ตรงกลาง และ            กระดูกโกลน อยู่ติดกับหูชั้นใน ส่วนล่างของโพรงอากาศตอนปลายของหูชั้นกลางจะมีท่อยูสเตเชี่ยน (Eustachian tube) ซึ่งมีลักษณะเป็นช่องอากาศแคบๆ             และยาวต่อไปถึงคอ ทำหน้าที่ปรับความกดอากาศ ข้างในและข้างนอกหูให้มีความสมดุลกัน ทำให้เราไม่ปวดหูเวลาอากาศเข้าไปกระทบ แก้วหูขณะที่มีการ            หายใจ หรือกลืนอาหาร

3.หูชั้นใน อยู่ถัดจากกระดูกโกลนเข้ามา หูชั้นนี้ประกอบด้วยอวัยวะที่สำคัญ 2 ส่วน คือ

    3.1 ส่วนที่ทำหน้าที่รับเสียง มีลักษณะเป็นท่อเล็กๆ ที่ขดเป็นวงซ้อนกันอยู่หลายชั้นคล้ายหอยโข่ง ภายในมีท่อของเหลวบรรจุอยู่ ตามผนังด้านในของท่อมี                    อวัยวะรับเสียงอยู่ทั่วไป

    3.2 ส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมการทรงตัว มีลักษณะเป็นรูปท่อโค้งครึ่งวงกลมเล็กๆ 3 วง วางเรียงติดต่อกันตั้งฉากกับผนังภายใน ปลายของครึ่งวงกลมทั้ง 3 นั้น                 อยู่ติดกันท่อครึ่งวงกลมทั้ง 3 นี้บุด้วยเนื้อเยื่อบางๆ ที่มีประสาทรับความรู้สึกเกี่ยวกับการทรงตัวกระจายอยู่ ส่วนที่เป็น ส่วนที่เป็นช่องว่างภายในท่อครึ่ง                วงกลมนี้ บรรจุด้วยของเหลว เมื่อเราเคลื่อนไหว ศ๊รษะ หูย่อมเอนเอียงไปด้วย ของเหลวที่บรรจุภายในท่อทั้ง 3 นี้ ก็จะเคลื่อนที่ตามทิศทางการเอียงของ                ศีรษะ ซึ่งจะไปกระตุ้นประสาทรับความรู้สึกเกี่ยวกับการทรงตัวแล้วส่งความรู้สึกไปยังสมองจึงทำให้เรา ทราบว่าร่างกายของเราทรงตัวอยู่ในลักษณะใด              ของเหลวที่บรรจุในท่อครึ่งวงกลมนี้จะปรับไปตามความกดดันของอากาศ ถ้าความกดดันอากาศเปลี่ยนแปลงกะทันหันของเหลวปรับตัวไม่ทันก็จะทำให้                เรามีอาการวิงเวียน ศีรษะเมื่อขึ้นไปอยู่ที่สูงๆอย่างรวดเร็วเป็นต้น

การได้ยินเสียง

        เสียงที่เกิดขึ้นทุกชนิดมีลักษณะเป็นคลื่นเสียง ใบหูรับคลื่นเสียงเข้าสู่รูหูไปกระทบเยื่อแก้วหู เยื่อแก้วหูถ่ายทอดความสั่นสะเทือนของคลื่นเสียงไปยังกระดูกค้อน กระดูกทั่ง และกระดูกโกลน ซึ่งอยู่ในหูชั้นกลางและเลย ไปยังท่อรูปครึ่งวงกลม แล้วต่อไปยังของเหลวในท่อรูปหอยโข่ง และประสาทรับเสียงในหูชั้นในตามลำดับ ประสาทรับเสียงถูกกระตุ้นแล้วส่งความรู้สึกไปสู่สมองเพื่อแปลความหมายของเสียงที่ได้ยิน

การได้ยินเสียงชัดเจนขึ้นอยู่กับสาเหตุต่างๆ ดังนี้

1. แรงสั่นสะเทือน เสียงดังมากแรงสั่นสะเทือนก็มาก                                                                                                                                                                                               

  2.ระยะทางจากต้นกำเนิดเสียงมาถึงหู  พลังงานเสียงจะเคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดทุกทิศทุกทาง  พลังงานเสียงก็จะเคลื่อนที่และค่อยๆลดลง  จนพลังงานเสียง                หมดไป  ดังนั้นคนที่อยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดเสียงจะได้ยินเสียงที่ดังและชัดเจนกว่าคนที่อยู่ไกลออกไป                                                                                        

  3. สุขภาพของหู หากอวัยวะรับเสียงเสื่อม เราก็จะได้ยินเสียงไม่ชัดเจน                                                                                                                                                

 4. การรบกวนจากเสียงอื่นๆ เช่น มีลมพัด มีวัตถุมากั้นทางเดินของเสียง

มลภาวะของเสียง

        ความดังของเสียง  เกิดจากพลังงานของการสั่นที่มากหรือน้อย หากเสียงที่ดังมากๆ ก่อให้เกิดความรำคาญ เรียกว่า  มลภาวะของเสียง ความดังของเสียงมีหน่วยเป็นเดซิเบล (dB) โดยมีเครื่องวัดความเข้มของเสียงเรียกว่า เดซิเบลมิเตอร์

หากไปที่ที่มีเสียงดังมากๆ ควรสวมเครื่องป้องกันเสียงทุกครั้ง

ประโยชน์ของเสียง                                                                

1. ช่วยในการติดต่อสื่อสาร เช่น วิทยุ โทรศัพท์ การพูดคุยกัน

2. ช่วยทำให้เกิดความบันเทิง เช่น เสียงดนตรี เครื่องดนตรีชนิดต่างๆ

3.ประดิษฐ์เครื่องมือ เช่น เครื่องฟังการเต้นของหัวใจ