สวนศาสตร์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
- สำหรับ อคูสติก ที่โยงมาที่บทความนี้ ดูความหมายอื่นที่ อคูสติก (แก้ความกำกวม)
สวนศาสตร์ (อ่านว่า สะ-วะ-นะ-สาด) หรือ อคูสติกส์ (อังกฤษ: acoustics) เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ ว่าด้วยคุณสมบัติคลื่นเสียงเชิงกล เมื่อเคลื่อนที่ในก๊าส ของเหลว และของแข็ง นักวิทยาศาสตร์ผู้ศึกษาในสาขานี้ เรียกว่า นักอะคูสติกส์ (Acoustician)
การประยุกต์ใช้อะคูสติกส์ในทางเทคโนโลยี เรียกว่า วิศวกรรมอะคูสติกส์ (acoustical engineering) และมักจะมีความคาบเกี่ยวกันระหว่างงานของวิศวกรอะคูสติกส์ (acoustical engineer) และนักอะคูสติกส์
คำว่า อะคูสติกนั้น มาจากภาษากรีกโบราณ ว่า “อะคูสติกคอส” หมายถึง “สามารถได้ยิน” ในปัจจุบัน อะคูสติกส์ เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้าง ควบคุม ส่ง รับ และผลกระทบของเสียง โดยเริ่มต้นด้วยการศึกษาการสั่นเชิงกล และการแผ่คลื่นจากการสั่นเหล่านี้ จนถึงการศึกษาคลื่นเชิงกล โดยยังมีการศึกษาค้นคว้าเรื่อยมา งานวิจัยด้านอะคูสติกส์ดำเนินไปหลายลักษณะ จากกระบวนการเชิงฟิสิกส์มูลฐาน ที่เกี่ยวข้องกับคลื่นและเสียง และอาจโยงไปถึงการประยุกต์ใช้กระบวนการเหล่านี้ในชีวิตสมัยใหม่ การศึกษาคลื่นเสียงยังนำไปสู่หลักการทางฟิสิกส์ที่อาจประยุกตใช้กับการศึกษาคลื่นทุกชนิดด้วย
[แก้] สาขาย่อยของสวนศาสตร์
- อากาศสวนศาสตร์ (en:aeroacoustics) เป็นการศึกษาทางด้านเสียงเชิงอากาศพลศาสตร์ ซึ่งเกี่ยวกับการกำเนิดของเสียง จากปฏิกิริยาของของไหลกับพื้นผิว หรือ กับของไหลอื่น มีประโยชน์ทางด้านการออกแบบอากาศยาน เช่น การศึกษาเสียงที่กำเนิดจากเครื่องบินไอพ่น และ ฟิสิกส์ของคลื่นกระแทก (shock wave) ที่เรียกว่า โซนิกบูม(en:sonic boom)
- สวนศาสตร์ทางสถาปัตยกรรม (en:architectural acoustics) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับผลของสิ่งก่อสร้าง ต่อพฤติกรรมของเสียง เช่น พฤติกรรมของเสียง ในหอประชุม โรงละคร แม้แต่ในอาคารสำนักงาน โรงงาน และ บ้านพักอาศัย
- ชีวสวนศาสตร์ (en:bioacoustics) ศึกษาถึงการใช้เสียงของสิ่งมีชีวิตต่างๆ เช่น ปลาวาฬ ปลาโลมา และ ค้างคาว
- สวนศาสตร์ทางชีวแพทย์ (en:biomedical acoustics) เป็นการศึกษาการใช้เสียงในทางการแพทย์ เช่น การใช้คลื่นเสียงความถี่สูง (ultrasound) ในการวินิจฉัยและบำบัดโรค
- สวนศาสตร์ของเครื่องกระจายเสียง (en:loudspeaker acoustics) เป็นสาขาทางวิศวกรรม ในการออกแบบเครื่องกระจายเสียง (loudspeaker) หรือ ลำโพงนั่นเอง
- จิตสวนศาสตร์ (en:psychoacoustics) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับประสาทสัมผัสการได้ยินของมนุษย์ เช่น การได้ยินเสียง (hearing) การรับรู้ และ การรับรู้ตำแหน่งของเสียง (en:sound localization)
- สวนศาสตร์เชิงจิตวิทยา (en:psychological acoustics) เป็นการศึกษาการทำงาน ทางกล ทางไฟฟ้า และ ทางชีวเคมี ของการได้ยิน ในสิ่งมีชีวิต
- สวนศาสตร์กายภาพ (en:physical acoustics) ศึกษาเกี่ยวกับปฏิกิริยาของเสียง ต่อ วัสดุ และ ของไหลต่างๆ เช่น ปรากฏการณ์ โซโนลูมิเนสเซนส์ (en:sonoluminescence) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การเปล่งแสงของฟองอากาศในของเหลวที่ถูกกระตุ้นด้วยเสียง และ อุณหสวนศาสตร์ (en:thermoacoustics) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาระหว่างเสียงและความร้อน
- การสื่อสารทางเสียงพูด (en:speech communication) เป็นการศึกษาถึง การกำเนิด และ การวิเคราะห์ สัญญาณเสียงพูด รวมถึง การถ่ายทอดเสียงพูด การเก็บข้อมูลเสียงพูด การจดจำเสียงพูด และ การปรับแต่งเสียงพูด
- สวนศาสตร์ของการสั่น (en:vibration acoustics) หรือเรียก เสียงและการสั่นของโครงสร้าง เป็นการศึกษาถึงปฏิกิริยาระหว่างเสียง และ การสั่นทางกลของโครงสร้าง เช่น การส่งผ่านการสั่นของเสียงบนกำแพง และ การแผ่ของเสียง (en:radiation of sound) จากผนังส่วนต่างๆ ของรถยนต์
- สวนศาสตร์ทางดนตรี (en:musical acoustics) ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของเครื่องดนตรี
- สวนศาสตร์ใต้น้ำ (en:underwater acoustics) ศึกษาเกี่ยวกับการแผ่กระจายของเสียงในทะเล มีความเกี่ยวข้องกับการวิจัยพัฒนาเกี่ยวกับโซนาร์ (en:sonar)
- วิศวกรรมทางเสียง (en:acoustic engineering) ศึกษาเกี่ยวกับการกำเนิด และ การวัดเสียงโดยอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ลำโพง ไมโครโฟน ไฮโดรโฟน (en:hydrophone) และ อุปกรณ์รับรู้ (en:sensor) ต่างๆ
คุณลักษณะของคลื่นเสียงนั้นกำหนดโดย ความเร็ว ความยาวคลื่น และ ขนาด (แอมพลิจูด) ความเร็วของเสียงขึ้นกับตัวกลาง และอุณหภูมิ โดยไม่ขึ้นกับความกดอากาศ ความเร็วของเสียงในอากาศมีค่าประมาณ 340 เมตรต่อวินาที และ 1500 เมตรต่อวินาทีในน้ำ ความยาวคลื่นคือระยะทางระหว่างยอดคลื่นของลูกที่อยู่ติดกัน โดยความสัมพันธ์ระหว่าง ความยาวคลื่น ความเร็วของเสียง
และ ความถี่เสียง
คือ
[แก้] วิธีการวัดเสียง
วิธีการที่นิยมใช้ในการวัดเสียงทางวิทยาศาสตร์ นั้นมีสองแบบ คือ "วิธีการวัดโดยตรง" และ "วิธีการวัดแบบสัมพัทธ์"
- วิธีการวัดโดยตรง เป็นค่าระดับของเสียง ที่หาจากค่าที่วัดทางกายภาพโดยตรง เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ช่วงเวลา ฯลฯ วิธีการวัดในรายละเอียดดูได้จาก มาตรฐานสากลทางเสียง ISO3745
- วิธีการวัดแบบสัมพัทธ์ เป็นการวัดค่าต่างๆ โดยเปรียบเทียบค่าที่ได้จากการวัด กับค่าของแหล่งกำเนิดเสียงอ้างอิง ที่มีระดับกำลังของเสียงตามที่กำหนดให้
การวัดโดยตรง | การวัดแบบสัมพัทธ์ |
---|---|
ความดันเสียง (en:sound pressure) p | ระดับความดันเสียง (en:sound pressure level) (SPL) |
ความเร็วอนุภาค (en:particle velocity) v | ระดับความเร็วอนุภาค (en:particle velocity level) (SVL) |
ความเข้มเสียง (en:sound intensity) I | ระดับความเข้มเสียง (en:sound intensity level) (SIL) |
กำลังเสียง (en:sound power) Pac | ระดับกำลังเสียง (en:sound power level) (SWL) |
ระยะเคลื่อนของอนุภาค (en:particle displacement) ξ | |
ความหนาแน่นพลังงานเสียง (en:sound energy density) E | |
ฟลักซ์พลังงานเสียง (en:sound energy flux) q | |
ความต้านทานทางเสียง (en:acoustic impedance) Z | |
ความเร็วเสียง c |
หมายเหตุ : ระดับความเร็วอนุภาค (particle velocity level) (SVL) นั้น เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ระดับความเร็วเสียง หรือ sound velocity level ซึ่งเป็นที่มาของตัวย่อ SVL
หมวดหมู่: เสียง | คลื่น | เครื่องเสียง