องค์ประกอบของคลื่นเสียงมีอะไรบ้าง?

คือระยะห่างระหว่างยอดคลื่นจากยอดคลื่นหนึ่งไปยังอีกยอดคลื่นหนึ่งโดยค่าที่ได้จะมีหน่วยเป็น เมตร หลาย ๆ ท่านคงจะคุ้นเคยและได้ยินคำ ๆ นี้บ่อย ๆ และอาจจะสงสัยว่าจะรู้ไปทำไมในเมื่อหูคนเราได้ยินแค่เสียงความถี่ที่เปล่งออกมาก็เพียงพอแล้วทำไมต้องมารู้ความยาวคลื่นให้เสียเวลาอีก เรามารู้จักความยาวคลื่นให้มากยิ่งขึ้นไปอีก

          λ Lambda (แลมด้า) เป็นอักษรกรีกโบราณที่นักฟิกสิกส์นำมาใช้เป็นสัญลักษณ์ความยาวคลื่น เราจะทราบได้อย่างไรว่าความยาวคลื่นเสียงเป็นเท่าไหร่แล้วทุกความถี่มีความยาวคลื่นเท่ากันหรือเปล่า ซึ่งการหาความยาวของคลื่นเสียงนั้นเราหาได้จากสูตร

λ = v/f

เมื่อ v เท่ากับความเร็วที่เสียงเดินทางในอากาศ นำมาหารด้วย f คือความถี่ที่เราจะหาความยาวคลื่น แน่นอนว่าความเร็วเสียงในอากาศนั้นจะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ เมื่อในอุณหภูมิที่ต่างกัน ความเร็วเสียงก็ย่อมต่างกันทำให้ความยาวคลื่นนั้นเปลี่ยนตามไปด้วย เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน ความเร็วเสียงเปลี่ยน ความยาวคลื่นก็เปลี่ยนตามในทุก ๆ ความถี่เช่นกัน 

ยกตัวอย่างเช่นหูคนเรานั้นรับรู้ความถี่ได้ตั้งแต่ 20Hz – 20kHz หากเราจะหาความยาวคลื่นแต่ละความถี่ที่เราได้ยินเราก็ควรจะยึดความเร็วเสียงที่อุณหภูมิเดียวกัน เช่น ความยาวคลื่นของความถี่ 100Hz ที่อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส มีค่าเท่ากับ 3.4 เมตร ทำไมถึงได้ 3.4 เมตร? เพราะจากสูตรการหาความเร็วเสียงนั้นเราหาได้จาก v = 331 + 0.6t เราเอาค่า 331 มาบวกกับค่า 0.6 คูณด้วย t ซึ่ง t คืออุณหภูมิในที่นี้แทนค่าด้วย 15 องศาเซลเซียส เราจะได้ความเร็วเสียงมีค่าเท่ากับ 340 เมตรต่อวินาที

เราก็เอาความเร็วเสียงมาแทนค่าสูตรการหาความยาวคลื่นเสียง นั้นก็คือ λ = 340/100 ก็จะได้เท่ากับ 3.4 เมตร หากเราจะหาความยาวคลื่นเสียงความถี่อื่น ๆ เราก็เอามาแทนค่าตามสูตรได้เลยเพราะเรามีความเร็วเสียงอยู่แล้วฉะนั้นจะหาได้ไม่ยาก เช่นเราต้องการหาความยาวคลื่นเสียงของความถี่ 500Hz เราก็เอา 340 หารด้วย 500 ก็จะได้เท่ากับ 0.68 เมตร หากอุณหภูมิเปลี่ยนเราก็ต้องหาความความเร็วเสียงใหม่ เช่นอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ความเร็วเสียงก็จะมีค่าเท่ากับ 346 เมตรต่อวินาที เราหาความยาวคลื่นเสียงของความถี่ 100Hz ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียล ก็จะได้เท่ากับ 3.46 เมตร จะเห็นว่าความยาวคลื่นเสียงจะเพิ่มขึ้นไป 6 เซนติเมตร หรือความยาวคลื่นเสียงของความถี่ 500Hz ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส จะมีค่าเท่ากับ 0.692 เมตร พูดง่าย ๆ คือยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นความยาวคลื่นเสียงแต่ละความถี่จะยิ่งยาวขึ้นนั่นเอง

เสียงทุกความถี่ใช้เวลาเดินทางพร้อมกันหรือเปล่า?

หากเราดูจากสูตรการหาความยาวคลื่นนั้นจะรู้ได้เลยว่า การที่เราจะหาความยาวคลื่นได้นั้นเราต้องรู้ความเร็วเสียงก่อน ซึ่งแน่นอนว่าเราได้ยินเสียงจากตัวกลางที่เป็นอากาศและในสภาพอากาศของสถานที่ที่เรายืนฟังเสียงอยู่นั้นไม่มีทางที่อุณหภูมิจะไม่เท่ากัน ความเร็วเสียงทุกความถี่จึงมีค่าเท่ากัน เท่ากับว่าทุกความถี่เดินทางพร้อมกัน  ยกตัวอย่างเช่น หากเรากลับข้างสมการของการหาความยาวคลื่นเสียงจากตัวอย่างด้านบนเป็นการหาความเร็วเสียง เช่นความถี่ 100Hz มีความยาวคลื่นเสียง 3.4 เมตร นำมาคูณกันก็จะได้ 340 เมตร และความถี่ 500Hz มีความยาวคลื่นเสียง 0.68 เมตร นำมาคูณกันจะได้ 340 เมตร เห็นหรือเปล่าครับว่าความเร็วมันเท่ากัน แต่ที่ไม่เท่ากันก็คือความยาวคลื่นในการหมุนให้ครบ 1 รอบนั้นคือ 360 องศานั่นเอง