การบีตและคลื่นนิ่งของเสียง

1. บีตเสียง

ปรากฏการณ์บีตส์ของเสียง เกิดจากแหล่งกำเนิดเสียงสองแหล่งที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย ส่งคลื่นเสียงออกไปทางเดียวกัน คลื่นเสียงมาซ้อนทับกันแบบเสริมและหักล้างสลับกัน ตำแหน่งเสริมและหักล้างไม่อยู่ที่ตำแหน่งเดิม แต่จะเลื่อนไปเรื่อยๆ ทำให้ผู้ฟังที่อยู่นิ่งได้ยินเสียงดังสลับกับเบาผ่านหูเป็นจังหวะต่อเนื่องคงตัว จำนวนครั้งที่ได้ยินเสียงดังในเวลา 1 วินาที่เรียกว่า ความถี่บีตส์ ( fB ) หาความถี่บีตส์ได้จาก สมการ

หูของคนจะได้ยินเสียงความถี่บีตส์เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงทั้งสองความถี่ต่างกันไม่เกิน 7 Hz

รูปแสดงคลื่นเสียงทำให้เกิดบีตส์เสียง

รูปแสดงการเกิดบีตส์เสียงจากเสียงความถี่ 19 Hz และ 17 Hz เกิดคลื่นรวม(สีเหลือง) เกิดเสียงดังและเบาเลื่อนตำแหน่งไปเรื่อยๆ 

ขณะที่เกิดบีตส์  ผู้ฟังจะได้ยินเสียงจากแหล่งกำเนิดทั้งสองมีระดับเสียงเท่ากับความถี่เสียงเฉลี่ย หาความถี่เสียงที่ได้ยินจากสมการ

2. คลื่นนิ่ง

คลื่นนิ่งของเสียง เกิดจากคลื่นเสียงต่อเนื่อง 2 ขบวนที่เหมือนกันทุกประการ ได้แก่ ความถี่ ความยาวคลื่น  อัตราเร็ว  แอมปลิจูด  คลื่นทั้งสองขบวนเคลื่อนที่สวนทางกัน เกิดการรวมกัน เกิดบัพและปฏิบัพที่ตำแหน่งเดิม ตามแนวเส้นตรงระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงทั้งสอง ถ้าเดินตามแนวเส้นตรงนี้จะได้ยินเสียงดังสลับกับเบา  การทดลองคลื่นนิ่งของเสียงนิยมใช้ลำโพงตัวเดียวเป็นแหล่งกำเนิดเสียงโดยหันหน้าลำโพงให้เสียงกระทบพื้น เกิดการสะท้อนกลับ ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดเสียงที่สองเคลื่อนที่สวนทางจะได้คลื่นที่เหมือนกันวิ่งสวนทางกันเกิดคลื่นนิ่งของเสียงตามแนวเส้นตรงระหว่างลำโพงเสียงกับพื้น

รูปแสดงคลื่นนิ่งของเสียง เมื่อใช้แหล่งกำเนิดเสียง 2 แหล่ง

รูปแสดงคลื่นนิ่งจากการใช้ลำโพงเสียงตัวเดียวแล้วให้เสียงสะท้อนกลับ

การเขียนรูปแสดงการเกิดคลื่นนิ่งที่เป็น loop มี 2 แบบ คือ คลื่นนิ่งของความดันอากาศ กับคลื่นนิ่งการกระจัดโมเลกุลอากาศ ซึ่งจะมีตำแหน่งบัพและปฏิบัพสลับกัน  ถ้าเป็นคลื่นนิ่งความดันตำแหน่งปฏิบัพเป็นตำแหน่งเสียงดัง ส่วนบัพเป็นตำแหน่งเสียงเบา  ถ้าเป็นคลื่นนิ่งการกระจัด ตำแหน่งปฏิบัพเป็นตำแหน่งเสียงเบา ส่วนตำแหน่งบัพเป็นตำแหน่งเสียงดัง

ในกรณีการเกิดคลื่นนิ่งในเส้นลวดหรือเส้นเชือก เช่นการดีดสายกีตาร์ การสั่นจะให้เสียงออกมามีค่าความถี่เสียงตามสมการ

ความถี่เสียงที่ได้จากการเกิดคลื่นนิ่งบนเส้นลวด จะแปรผันตรงกับจำนวน loop และรากที่สองของความตึงลวด

ภาพเคลื่อนไหวแสดงคลื่นนิ่งในเส้นลวดขึงตึง ที่มีจำนวน loop ต่างกัน



เมื่อมีรูปคลื่นนิ่ง เราสามารถนำไปหาค่าของความยาวคลื่นได้ จาก ระยะจากปฏิบัพถึงปฏิบัพที่ใกล้กันที่สุด หรือระยะจากบัพถึงบัพที่ใกล้กันที่สุด หรือ 1 loop ห่างกันเท่ากับครึ่งความยาวคลื่นนั้น  เช่น คลื่นนิ่งจำนวน 4 loop มีระยะ  1 เมตร   เมื่อเทียบแล้วจะได้ความยาวคลื่นเท่ากับ 0.5  เมตร