1. การสะท้อนของเสียง
เสียงเป็นคลื่นจึงมีการสะท้อนตามกฏการสะท้อนของคลื่น คือ มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติต้องอยู่บนระนาบเดียวกัน
ข้อสังเกตการสะท้อนของเสียงที่ควรทราบ
1.การสะท้อนของเสียงเกิดขึ้นเมื่อเสียงเคลื่อนที่ไปกระทบตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า
2.ขนาดวัตถุหรือตัวกลางที่ไปตกกระทบต้องมีขนาดเท่ากับหรือใหญ่กว่าความยาวคลื่นเสียงนั้น
3. เสียงสะท้อนได้ดีกับวัตถุผิวเรียบ แข็ง
4. คลื่นเสียงความถี่สูงสะท้อนได้ดีกว่าความถี่ต่ำ(เมื่ออัตราเร็วเสียงคงตัว จะได้ความถี่เสียงแปรผกผันกับความยาวคลื่นเสียง ดังนั้นความถี่สูงจึงมีความยาวคลื่นสั้น จึงสามารถสะท้อนได้กับวัตถุที่มีขนาดเล็กๆ เช่น Ultra sound )
5. การคำนวณการทะท้อนเสียงใช้สมการชุดเดียวกับคำนวณการเดินทางของเสียง
1.การสะท้อนของเสียงเกิดขึ้นเมื่อเสียงเคลื่อนที่ไปกระทบตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า
2.ขนาดวัตถุหรือตัวกลางที่ไปตกกระทบต้องมีขนาดเท่ากับหรือใหญ่กว่าความยาวคลื่นเสียงนั้น
3. เสียงสะท้อนได้ดีกับวัตถุผิวเรียบ แข็ง
4. คลื่นเสียงความถี่สูงสะท้อนได้ดีกว่าความถี่ต่ำ(เมื่ออัตราเร็วเสียงคงตัว จะได้ความถี่เสียงแปรผกผันกับความยาวคลื่นเสียง ดังนั้นความถี่สูงจึงมีความยาวคลื่นสั้น จึงสามารถสะท้อนได้กับวัตถุที่มีขนาดเล็กๆ เช่น Ultra sound )
5. การคำนวณการทะท้อนเสียงใช้สมการชุดเดียวกับคำนวณการเดินทางของเสียง
เสียงก้อง (Echo)
เมื่อเราตะโกนออกไป เราจะได้ยินเสียงแรกเป็นเสียงที่ตะโกนต่อมาเราได้ยินเสียงเดิมอีกเป็นครั้งที่สองจากการที่เสียงเดินทางไปตกกระทบวัตถุแล้วสะท้อนกลับมาเข้าหูเรา เรียกว่า "ได้ยินเสียงก้อง" เงื่อนไขของการได้ยินเสียงก้องคือ หลังจากได้ยินเสียงครั้งแรกแล้ว เสียงครั้งที่สองที่สะท้อนมาเข้าหูเราจะต้องใช้เวลาต่างจากได้ยินครั้งแรกไม่น้อยกว่า 0.1 วินาที เพราะถ้าเสียงที่สองสะท้อนมาถึงหูใช้เวลาน้อยกว่า0.1 วินาที หูจะไม่สามารถแยกออกว่าเป็นการได้ยินเสียงสองครั้ง
ตัวอย่าง ขณะอากาศอุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส คนต้องยืนตะโกนห่างจากหน้าผาสะท้อนเป็นระยะอย่างน้อยที่สุดเท่าไร จึงจะได้ยินเสียงก้องของตัวเอง
แนวคิด ให้คนอยู่ห่างหน้าผาอย่างน้อยที่สุด X เมตร เสียงเดินทางไปและสะท้อนกลับได้ S = 2X เมตรโดยใช้เวลาน้อยที่สุดที่จะได้ยินเสียงก้อง ได้ เวลา t = 0.1 วินาที หาอัตราเร็วเสียงในอากาศเมื่อทราบอุณหภูมิเซลเซียสได้จาก v = 331+(0.6x15) = 340 เมตรต่อวินาที
สมการ S = v.t แทนค่า ได้ 2X = 340 x 0.1 แก้สมการ ได้ X = 17 เมตร เป็นอย่างน้อย(ใกล้หน้าผาระยะน้อยกว่า 17 เมตร ไม่ได้ยินเสียงก้อง แต่มากกว่า 17 เมตร ได้ยิน)
2. การหักเหเสียง
การหักเหเสียงเกิดขึ้นเมื่อเสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางซึ่งมีความแตกต่างกัน มีผลทำให้อัตราเร็วเสียงเปลี่ยนแปลงไป และทำให้ความยาวคลื่นเสียงเปลี่ยนแปลงด้วย เนื่องจากความถี่เสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงสั่นคงที่ ความสัมพันธ์ของปริมาณของการหักเหคงเหมือนเดิมคือเป็นไปตามกฏของสเนลล์ คือ
ในกรณีการเกิดมุมวิกฤตของเสียง เกิดเมื่อเสียงเริ่มต้นจากบริเวณอากาศอุณหภูมิต่ำไปสู่อากาศอุณหภูมิสูงกว่า หรือเริ่มต้นจากบริเวณที่เสียงมีอัตราเร็วน้อย ไปยังบริเวณที่มีอัตราเร็วมาก
3. การแทรกสอด
การแทรกสอดของเสียงเกิดจากแหล่งกำเนิดเสียงอาพันธ์ 2 แหล่ง คลื่นเสียงจากสองแหล่งแผ่เข้าซ้อนทับกันเกิดปฏิบัพ(เสียงดัง) และบัพ(เสียงเบา) ลากแนวปฏิบัพและบัพได้ตามรูป
เมื่อจุดสังเกต P อยู่บนแนวแทรกสอดปฏิบัพ(เสียงดัง) และจุด Q อยู่บนแนวแทรกสอดบัพ(เสียงเบา)
รูปแสดงการเกิดแนวการแทรกสอดจากแหล่งกำเนิดคลื่นอาพันธ์
4. การเลี้ยวเบนของเสียง
เสียงเป็นคลื่นจึงแสดงสมบัติการเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนของเสียงคือปรากฏการณ์ที่เสียงอ้อมสิ่งกีดขวาง หรือลอดผ่านช่องเปิดเดี่ยวเลี้ยวเบนผ่านแยกบนท้องถนน หรือผ่านช่องหน้าต่าง ช่องประตู เสียงจะเลี้ยวเบนได้ดีเมื่อความกว้างของช่องเปิดเท่ากับความยาวคลื่นเสียงนั้น ดังนั้นในชีวิตประจำวันพบว่าเสียงที่มีความถี่ต่ำ(ความยาวคลื่นมาก) จะเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดต่างๆได้ดีกว่าเสียงความถี่สูง(ความยาวคลื่นน้อย)
จากรูป คนสามารถได้ยินเสียงจากวิทยุได้ แม้ว่าจะมีมุมห้องบังเสียงไว้เพราะว่าเสียงสามารถเลี้ยวเบนได้
ในกรณีที่มีขบวนวงโยทวาธิตผ่านไปตามท้องถนน พบว่าเสียงกลอง(หน้าคลื่นสีแดง)ซึ่งมีความถี่ต่ำแต่ความยาวคลื่นยาว จะเลี้ยวเบนได้ดีกว่าเสียงจากเครื่องเป่า(หน้าคลื่นสีน้ำเงิน) ซึ่งมีความถี่เสียงสูง เนื่องจากการเลี้ยวเบนดีช่องกว้างต้องเท่ากับหรือใกล้เคียงความยาวคลื่นเสียง
รูปการเลี้ยวเบนคลื่นผ่านช่องเดี่ยว
การเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดเดี่ยว บางกรณีหลังจากเลี้ยวเบนแล้วไปเกิดการแทรกสอดกันอีก เกิดแนวบัพและปฏิบัพ คำนวณการแทรกสอดกรณีนี้ได้จากสมการ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น