ความเข้มเสียงและการได้ยิน

ความเข้มของเสียงและการได้ยิน
เสียงเกิดจากการสั่นของวัตถุที่เป็นแหล่งกำเนิดเสียงและในการทำให้วัตถุสั่นจำต้องใช้พลังงาน ถ้าพลังงานที่ใช้มีค่ามากแอมพลิจูดของการสั่นก็มีค่ามาก และถ้าใช้พลังงานน้อย แอมพลิจูดของการสั่นก็จะน้อยตามไปด้วย พลังงานการสั่นของต้นกำเนิดเสียงจะถูกถ่ายโอนให้แก่โมเลกุลของอากาศที่อยู่รอบ ๆ แหล่งกำเนิดเสียงซึ่งพลังงานจะถูกถ่ายโอนผ่านโมเลกุลของอากาศต่อกันไปถึงหูผู้ฟัง ทำให้แก้วหูสั่นสะเทือน เป็นผลให้ผู้ฟังได้ยินเสียง การได้ยินเสียงของผู้ฟัง ขึ้นกับปัจจัยหลายประการ ซึ่งจะศึกษาต่อไป

ความเข้มของเสียง
แหล่งกำเนิดที่มีช่วงกว้างของการสั่น (amplitude) กว้างมาก จะเกิดเสียงดังกว่าเสียงที่มี amplitude น้อย ในทางวิทยาศาสตร์ เรียกความดังของเสียงว่า ความเข้มของเสียง การวัดความเข้มของเสียงวัดได้จากพลังงานของเสียงที่ตกตั้งฉากบน 1 หน่วยพื้นที่ใน 1 หน่วยเวลา มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร ( Watt/m2 ) และหาได้จากสมการดังต่อไปนี้
0e19พลังงานเสียงจากแหล่งกำเนิดคงที่ ที่ระยะห่างออกไปจะได้ยินเสียงที่มีความเข้มเสียงไม่เท่ากันดังรูป

ความเข้มเสียง 3

จะเห็นว่าค่าความเข้มเสียง (I) แปรผกผันกับระยะห่างกำลังสอง

เมื่อมีการเปรียบเทียบความเข้มเสียง 2 ค่า  สามารถพิจารณาได้จากสมการ

 

ระดับความเข้มของเสียง

เมื่อหาอัตราส่วนระหว่างความเข้มเสียงที่ดังที่สุดที่มนุษย์ทนฟังได้กับความเข้มเสียงเบาที่สุดที่มนุษย์ได้ยินมีค่ามากถึง 1012   ดังนั้นเพื่อความสะดวกในทางปฏิบัติ จึงนิยมใช้ ระดับความเข้มเสียง เป็นปริมาณที่บอกความดังของเสียงแทน ความเข้มเสียง และเป็นเกียรติแก่ อเลกซานเดอร์ เกรแฮม เบล  ระดับความเข้มของเสียงและมีหน่วยเรียกว่า เบล  แต่เนื่องจากเบลเป็นหน่วยที่ใหญ่เกินไป ไม่สามารถบอกความละเอียดที่จะบอกค่าความดังของเสียงต่าง ๆ  ได้ จึงแบ่งเป็นหน่วยย่อยลงไป เรียกว่า เดซิเบล ( dB )

มนุษย์สามารถได้ยินเสียงที่มีความดังที่ระดับความเข้มของเสียงตั้งแต่ 0 – 120 เดซิเบล  เสียงที่ดังมากเกินไปอาจทำให้หูหนวกได้ เช่น เสียงฟ้าผ่าใกล้ๆตัว  ที่มีค่าความดังเกิน 120 dB  เป็นต้น เสียงที่มีความดังไม่มากแต่ได้ยินเป็นเวลานานหลายชั่วโมงก็อาจเป็นอันตรายได้ เช่น เสียงเครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม ( มลภาวะทางเสียง )  องค์การอนามัยโลกจึงกำหนดว่าเสียงที่ปลอดภัยต้องมีความเข้มไม่เกิน 85 dB เมื่อต้องได้ยินติดต่อกันวันละ  8 ชั่วโมงขึ้นไป   เสียงที่ดังไม่ถึงขั้นเป็นอันตรายกับหู แต่อาจมีผลกระทบทางด้านจิตใจได้ เช่น ทำให้เกิดความเครียด ไม่มีสมาธิ เป็นต้น

เราสามารถหาระดับความเข้มของเสียง ได้ดังนี้

ถ้ามีการสังเกตที่ 2 ตำแหน่ง ซึ่งมีค่าระดับความเข้มเสียงแตกต่างกัน สามารถเขียนสมการผลต่างของระดับความเข้มเสียงได้ดังนี้

สมการความเข้มเสียง 2

ตาราง  แสดงระดับความเข้มเสียงจากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ

Picture_3

มลภาวะของเสียง

เมื่อเราอยู่ใกล้บริเวณที่กำลังมีการตอกเสาเข็มหรือมีการขุดเจาะถนนด้วยเครื่องเจาะหรือบริเวณโรงงานอุตสาหกรรมที่มีเครื่องจักรขนาดใหญ่  หรือแม้แต่ในบริเวณสนามบิน  เสียงที่เกิดขึ้นในบริเวณเหล่านี้ จะเป็นเสียงที่มีระดับความเข้มเสียงสูง ถ้าหูรับฟังเสียงเหล่านี้ติดต่อกันนาน ๆ  จำทำให้สภาพหูและสภาพจิตใจของผู้ฟังผิดปกติได้ ดังนั้นผู้ที่ทำงานในบริเวณที่มีระดับความเข้มสูง จึงต้องมีจุกอุดหูหรือที่ครอบหูหรือวัสดุเก็บเสียงอื่นๆ เพื่อช่วยลดระดับความเข้มเสียงให้หูปลอดภัย

เนื่องจากเสียงที่มีระดับความเข้มเสียงสูง เป็นอันตรายต่อผู้ฟังที่อยู่ใกล้ กระทรวงมหาดไทยจึงได้ออกประกาศเกี่ยวกับความปลอดภัยในการทำงานในบริเวณที่มีเสียงดังโดยมีเกณฑ์ ดังแสดงในตาราง

ตาราง  ประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่องความปลอดภัยเกี่ยวกับเสียง

Picture_5

เสียงที่มีระดับความเข้มเสียงสูง และเสียงที่ทำความรำคาญแก่หูผู้ฟัง คือ มลภาวะของเสียง

การปรับปรุงหรือแก้ไข แหล่งกำเนิดเสียงให้มีกำลังเสียงลดลง จะทำให้ระดับความเข้มของเสียงลดลงด้วย จึงจัดเป็นการลดมลภาวะของเสียงวิธีหนึ่ง ในกรณีที่เราไม่สามารถแก้ไขความดังของเสียงที่แหล่งกำเนิดเสียงได้ การป้องกันโดยวิธีอื่น ๆ เช่น การใช้จุกอุดหู หรือที่ครอบหู หรือการติดตั้งวัสดุเก็บเสียง จะสามารถช่วยลดมลภาวะของเสียงได้

หูกับการได้ยิน

          หูเป็นอวัยวะสำคัญในการรับเสียง แบ่งออกเป็น 3 ส่วนคือ

1)   หูส่วนนอก (external ear)  ประกอบด้วยใบหู รูหูหรือช่องหู จนถึงแก้วหู ทำหน้าที่รับเสียงจากภายนอก คลื่นเสียงเดินทางไปทางรูหู โดยมีช่องหูทำหน้าที่รวมเสียงไปสู่แก้วหู

2 )    หูส่วนกลาง  (middle ear)  อยู่ถัดจากแก้วหูเข้าไป มีลักษณะเป็นโพรงอากาศ ภายในมีกระดูก 3 ชิ้น ได้แก่กระดูกค้อน อยู่ชิดแนบกับแก้วหู กระดูกโกลนมีฐานวางปิดช่องที่ต่อไปยังหูชั้นใน และกระดูกทั่งทำหน้าที่ส่งต่อแรงสั่นสะเทือนของเสียงไปยังหูส่วนใน และหูส่วนกลาง  นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ปรับความดันอากาศภายในให้เท่ากับความดันอากาศภายนอก โดยอาศัยท่อที่ติดต่อกับโพรงอากาศ หากความดันไม่เท่ากันจะทำให้หูอื้อ  ได้ยินเสียงไม่ชัดเจน

3 )    หูส่วนใน  (inner ear)  ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน

ส่วนแรก  คือ คอเคลีย  (cochlea) เป็นท่อขดคล้ายรูปหอยโข่ง ภายในมีของเหลว มีเซลล์รับความสั่นสะเทือนของของเหลวภายในคอเคลีย ทำหน้าที่รับคลื่นเสียง และแปลงเป็นคลื่นไฟฟ้าไปตามประสาทได้ยินไปยังสมอง เพื่อรับรู้การได้ยินและแปลความหมายโดยสมอง

ส่วนที่สอง  คือ ท่อครึ่งวงกลม 3 ท่อ ตั้งฉากซึ่งกันและกัน ทำหน้าที่รับการทรงตัวของร่างกายและการเคลื่อนไหวของศรีษะ

image003

 

 

 

Advertisements

2 comments on “ความเข้มเสียงและการได้ยิน

  1. ถ้าสมมุติมันเป็นพื้นที่ปิดแล้วเสียงผ่านทางช่องหน้าต่างแล้วคนยืนอยู่นอกหน้าต่างให้ใช้สูตรใดคำนวนครับ

    • คลื่นเสียงที่ผ่านช่องหน้าต่าง (ช่องเปิด)จะเกิดการเลี้ยวเบน ซึ่งอาจจะเกิดการแทรดสอดด้วยหรือไม่ก็ขึ้นอยู่กับความกว้างของช่องหน้าต่าง และความยาวคลื่นเสียงด้วย นั่นคือถ้าความกว้างของช่องเปิดกว้างกว่าความยาวคลื่นเสียง คลื่นเสียงก็จะเกิดการแทรกสอดหลังการเลี้ยวเบน เราก็สามารถใช้สมการการแทรกสอดมาพิจารณา ตำแหน่งที่จะเกิดเสียงดังและค่อยได้ค่ะ

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s