การเคลื่อนที่แบบคลื่น (ต่อ)

หลังจากพักรับกาแฟกับเค้กนุ่มๆ ราดครีมขาวซะล้น ก็มานั่งฟังบรรยายต่อ และนี่คือประเด็นที่เก็บได้ จาก ผศ.ธีรยุทธ ชาญนุวงศ์

คลื่นนิ่งในเชือกตรึงทั้งสองปลาย

จะเห็นว่าปลายทั้งสองช้างเป็นบัพเสมอ (Node) ดังนั้นลำดับของความยาวคลื่นจึงสัมพันธ์กับความยาวดังนี้

l= λ/2 , l=2λ/2=λ , l=3λ/2 , ... หรือเขียนเป็นความสัมพันธ์ ได้ คือ l = nλ/2

ถ้าเราต้องการรู้ความถี่ ก็ใช้ความสัมพันธ์ ระหว่างความเร็ว ความยาวคลื่น และความถี่ จะได้

v = λf

ความถี่	Overtone	Harmonic
f1	-	H1
f2	O1	H2
f3	O2	H3

 

ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่างๆ สำหรับคลื่นนิ่งในเชือกที่ปล่อยปลายให้อิสระทั้งสองปลาย จะเหมือนกันกับคลื่นนิ่งที่ตรึงปลายทั้งสองด้าน

ลองดูสถานการณ์ของ เช่น สายเปียโนยาย 1 m ถ้าปรับความตึงของสายแล้วเคาะเกิดคลลื่นตามขวางด้วยความเร็ว 500 m/s จงหา
ก) ความถี่มูลฐาน
ข) ฮาร์มอนิกที่ 3
ค) Overtone ที่ 3

ตรงนี้อาจารย์บ่นว่าเรามีภาษาเรียกหลายอย่าง ทั้งๆ ที่มันเป็นสิ่งเดียวกัน เช่น ความถี่มูลฐาน ซึ่งแทนด้วย f0 ที่จริงมันก็อันเดียวกับความถี่ฮาร์มอนิกที่ 1  f1  แล้วก็คำนวณให้ดู พบว่า ความถี่มูลฐานมีค่าเท่ากับ 250 /s

ผ่านจากนี้มา อาจารย์ก็บรรยายเกี่ยวกับการเกิดคลื่นนิ่งของท่อปลายปิดหนึ่งด้าน เปิดอีกหนึ่งด้าน ซึ่งมีความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่างๆ แตกต่างไปจากกรณีที่แล้ว ความสัมพันธ์ที่ได้จะเป็นดังนี้

l = (2n-1)λ/4

 

คลื่นเสียง

ความเร็วเสียงในอากาศขึ้นกับชนิดของแก๊สและอุณหภูมิของแก๊ส  โดย

v = √ (B/ρ)

แล้วก็เลยข้ามมาพูดถึง ความเข้มเสียงของการได้ยิน

ความเข้มเสียง เป็นการวัดพลังงานเสียงที่ตกลงบนพื้นที่ที่กำหนด ในหนึ่งหน่วยเวลา  ความเข้มเสียงของการได้ยินของมนุษย์ต่ำสุดจะมีค่า 10^-12 w/m² ซึ่งความเข้มต่ำสุดที่มนุษย์เราได้ยินนี้ เขียนเป็นตัวแปร คือ I₀ ส่วนความเข้มสูงสุดไม่มีตัวแปรเฉพาะให้เรียกใช้ ก็แล้วแต่ใครจะเรียก แต่ค่าที่มีการทำการทดลองไว้คือ 1 w/m²

 

อาจารย์กล่าวย้ำถึงเสียงและการได้ยินอีกครั้ง ว่า

• เสียง-คลื่นความยาว
• หูคนเราได้ยินช่วงความถี่ประมาณ 16-20000 Hz (ข้อมูลทั่วไป 20-20000 Hz)
• ความถี่ที่สูงกว่า 20 kHz เรียกว่า Ultrasonic
• ความถี่ที่ต่ำกว่า 20 Hz เรียกว่า infrasonic
• ความถี่สูงความยาวคลื่นสั้น สะท้อนวัตถุได้ดี --> นำมาซึ่งหลักการตรวจจับหาความผิดปกติของอวัยวะได้

การตรวจ ultrasonic ใช้เจลเสมอ เจลจะทำหน้าที่ matching ระหว่างหัวอ่านกับผิวหนังของเรา ให้ impedance เท่ากัน ดังนั้นตัวเจล จึงต้องมีความหนาแน่นเท่ากับความแน่นของชั้นกล้ามเนื้อบริเวณผิวหนัง