สมบัติทางกายภาพของเสียง
Physical Characteristics of Sound

เสียงที่เกิดขึ้นจะอยู่ในรูปของคลื่นเสียงซึ่งเป็นคลื่นกลตามยาวที่อาศัยตัวกลางในการเดินทาง เช่น อากาศ โดยที่แหล่งกำเนิดเสียงจะก่อให้เกิดพลังงานในรูปของคลื่นเสียง อันมีสาเหตุมาจากการสั่นสะเทือนของของแข็งที่ทำให้อากาศโดยรอบเกิดการอัดและขยายตลอดเวลา ส่งผลให้โมเลกุลของอากาศมีการเคลื่อนที่ในลักษณะคลื่นอย่างต่อเนื่อง และสามารถอธิบายลักษณะทางกายภาพที่สำคัญของคลื่นเสียงได้ดังนี้

ความเร็วเสียง (Speed of Sound)

ความเร็วของการเคลื่อนที่ของเสียงในอากาศคือ อัตราเร็วของคลื่นความดันเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงทิ่เดินทางผ่านอากาศ โดยความเร็วเสียงมีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m/s) ซึ่งความเร็วเสียงจะแปรผันตามอุณหภูมิของตัวกลางทิ่เดินทางผ่าน เช่น ความเร็วเสียงที่เดินทางผ่านอากาศซึ่งมีอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส จะมีความเร็วประมาณ 334 เมตรต่อวินาที หรือความเร็วของเสียงที่เดินทางผ่านตัวกลางเหล็กซึ่งมีอุณหภูมิ 21 องศาเซลเซียส จะมีความเร็วสูงถึงประมาณ 5,060 เมตรต่อวินาที

การแพร่ของเสียง (Diffusion of Sound)

การแพร่ของเสียงคือปรากฎการณ์เมื่อคลื่นเสียงเดินทางผ่านช่องเปิดหรือรูที่ขวางทางเดินผ่านของเสียง ในกรณีที่เส้นผ่าศูนย์กลางหรือรูมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่น คลื่นเสียงที่ผ่านช่องเปิดหรือรูออกมาจะเกิดคลื่นเสียงใหม่ในรูปของการแพร่แบบรอบทิศ (Omnidirectional) หรือกล่าวอีกนัยคือจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงใหม่นั่นเอง แต่หากช่องเปิดหรือรูมีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นเสียง การทะลุผ่านนั้นจะไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของคลื่น

การสะท้อนของเสียง (Reflection of Sound)

การสะท้อนของเสียงคล้ายกับการสะท้อนของแสงตามหลักของกฎการสะท้อนที่แตกต่างกัน ซึ่งมุมตกกระทบจะเท่ากับมุมสะท้อน ซึ่งคลื่นเสียงที่กระทบกับผิววัตถุจะมีการสะท้อนได้ดีกับวัตถุผิวเรียบหรือวัตถุที่ไม่มีคุณสมบัติการดูดกลืนเสียง เพราะฉะนั้นเสียงก้อง (Echo) ก็คือเสียงที่ได้ยินหลังจากที่คลื่นเสียงเกิดการสะท้อนกลับเมื่อกระทบกับพื้นผิวแข็ง เช่น ผนังห้องหรือกำแพง ซึ่งการสะท้อนของเสียงจะสร้างความคงอยู่ของเสียงแม้ว่าแหล่งกำเนิดเสียงจะหยุดสั่นแล้วก็ตาม

การหักเหของเสียง (Refraction of Sound)

การหักเหของเสียงคือการที่คลื่นเสียงเปลี่ยนทิศทางในความเร็วที่ไม่เท่ากันเมื่อเดินทางผ่านตัวกลางที่มีปัจจัยต่างกันในขณะนั้น เช่น ความเร็วลม อุณหภูมิ ความชื้น ความหนาแน่นของตัวกลาง เป็นต้น การหักเหของคลื่นเสียงจะทำให้เกิด "เงาโซน" (Shadow Zone) ที่คลื่นเสียงผ่านเข้าไปได้ยากหรือผ่านไปไม่ได้เลย ส่งผลให้ผู้รับเสียงที่อยู่ในเขตเงาจะไม่ได้ยินเสียงแม้ว่าจะมองเห็นแหล่งกำเนิดเสียงก็ตาม

การแทรกสอดของเสียง (Insertion of Sound)

การแทรกสอดของเสียงเกิดจากการที่คลื่นเสียงจากแต่ละแหล่งกำเนิดเคลื่อนที่มาทับซ้อนกัน กรณีที่การแทรกสอดของคลื่นเสียงที่มีลักษณะเสริมกัน (Constructive Interference) จะก่อให้เกิดความสูงของแอมพลิจูดเสียงเพิ่มสูงขึ้น (เสียงดังขึ้น) ส่วนกรณีที่มีการแทรกสอดที่มีลักษณะหักล้างกัน (Destructive Interference) จะทำให้ความสูงหรือขนาดของแอมพลิจูดเสียงลดลง (เสียงเบาลงหรือหายไป)