มนุษย์ได้รับพรจากธรรมชาติเพื่อให้อยู่ได้อย่างสบายและเรียนรู้เกี่ยวกับโลกรอบตัวเขา เขาสามารถมองเห็นสีสดใส ได้ยินเสียงต่างๆ ได้กลิ่น และเพลิดเพลินกับรสชาติของอาหาร อวัยวะรับความรู้สึกที่ซับซ้อนที่สุดอย่างหนึ่งคืออวัยวะการได้ยิน ต้องขอบคุณอวัยวะที่บุคคลสื่อสารและรับข้อมูลส่วนใหญ่
คนๆ หนึ่งอาศัยอยู่ในโลกแห่งเสียงที่ถาวร ต้องขอบคุณที่เขาได้รับแหล่งข้อมูลที่ขาดไม่ได้เกี่ยวกับโลกที่ล้อมรอบตัวเขา เสียงคำรามของคลื่นทะเลและเสียงก้องของลม เสียงนกร้อง บทสนทนาของผู้คนและเสียงคำรามของสัตว์ เสียงฟ้าร้องเป็นแหล่งกำเนิดเสียงในธรรมชาติที่ช่วยให้บุคคลปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมได้
เราได้ยินอย่างไร
หากมองเข้าไปในหูมนุษย์ จะพบเยื่อบางๆ ที่เรียกว่าแก้วหู มันทอดยาวไปตามอุโมงค์ที่นำไปสู่หู การสั่นสะเทือนของอากาศจากแหล่งกำเนิดเสียงกระทบกับแก้วหูทำให้สั่นสะเทือนเช่นกัน หลังแก้วหูเป็นช่องว่างกระดูกที่เต็มไปด้วยกระดูกที่เคลื่อนไหวได้สามชิ้นเรียกว่า มัลลีอัส ทั่ง และโกลน ซึ่งตั้งชื่อตามรูปร่างของมัน กระดูกเหล่านี้รับแรงสั่นสะเทือนจากแก้วหูและเริ่มสั่น
ลึกเข้าไปในหูเป็นคลองที่เต็มไปด้วยของเหลว ยาวประมาณ 3 ซม. เรียกว่าโคเคลีย การสั่นสะเทือนจากกระดูกที่เคลื่อนไหวทำให้เกิดคลื่นในของเหลว เหมือนกับคลื่นในมหาสมุทร เช่นเดียวกับสาหร่ายใต้น้ำ เซลล์ผมหลายพันเซลล์จะกระเพื่อมผ่านของเหลว เซลล์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการได้ยิน การสั่นสะเทือนที่ส่งผ่านทำให้เกิดแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่เดินทางผ่านเส้นประสาทการได้ยินไปยังสมอง ในทางกลับกัน สมองก็แปลสัญญาณไฟฟ้าเหล่านี้เป็นเสียงดนตรี เสียง หรือเสียงนกร้องเจี๊ยก ๆ
เสียงมาจากไหน
เสียงมาจากอะไร? ร่างกายหรือปรากฏการณ์ใด ๆ ที่สั่นด้วยความถี่เสียงเนื่องจากคลื่นที่เล็ดลอดออกมาจากมันเกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อม มนุษย์สร้างเสียงโดยใช้สายเสียง หากคุณเอามือแตะคอระหว่างการสนทนา คุณจะรู้สึกถึงการสั่นสะเทือน การระบุแหล่งที่มาของเสียงทำได้เกือบทุกครั้ง คลื่นเสียงเป็นเหมือนคลื่นในทุ่งข้าวสาลีในวันที่ลมแรง โมเลกุลของอากาศชนกันและเคลื่อนออกจากกัน และคลื่นที่ผ่านอากาศเป็นเพียงการหดตัวเป็นจังหวะและการขยายตัวของการไหลของโมเลกุลของอากาศ ซึ่งเป็นการสั่นสะเทือนชนิดหนึ่ง แต่วัสดุอื่นๆ ก็มีคลื่นเสียงเช่นกัน เช่น ไม้ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดเสียงเช่นกัน ถ้าตะโกนปิดข้างหนึ่งประตูไม้ สายเสียงของคนกรี๊ดจะสั่นก่อน ซึ่งจะทำให้อากาศสั่นสะเทือน อากาศทำให้ไม้ของประตูสั่น จากนั้นแรงสั่นสะเทือนจะส่งผ่านจากประตูสู่อากาศและไปยังบุคคลที่ยืนอยู่อีกด้านของประตู ในถ้ำ ผนังจะไม่ดูดซับหรือส่งเสียงเหมือนที่ประตูทำ พวกเขาสะท้อนกลับเหมือนกระจกเงาแห่งแสง หุบเขาบางแห่งในยุโรปขึ้นชื่อเรื่องเสียงสะท้อน ตัวอย่างเช่น หนึ่งเสียงจากเขาล่าสัตว์สามารถทำซ้ำได้ 100 ครั้ง จนกว่าจะหยุดในที่สุด
แหล่งธรรมชาติ
เสียงหึ่งๆของผึ้งหรือแมลงวัน สารภาพยุง เส้นเสียงของมนุษย์และสัตว์ถือเป็นแหล่งกำเนิดเสียงตามธรรมชาติ หากคุณเอาเปลือกหอยขนาดใหญ่แนบหู คุณจะได้ยินเสียงดังก้องกังวาน ชวนให้นึกถึงเสียงคำรามของคลื่น กลับมาจากทะเลโดยไม่มีเหตุผล หลายคนนำเปลือกหอยกลับบ้านพร้อมความทรงจำที่มีชีวิตเกี่ยวกับท้องทะเล แม้ความคิดนี้จะดูน่าดึงดูดใจ แต่เสียงที่ได้ยินนั้นไม่เกี่ยวข้องกับทะเล ในทางกลับกัน หูจะได้ยินเสียงสะท้อนซ้ำๆ กันของเสียงทั้งหมดที่อยู่นอกเปลือก แหล่งที่มาของเสียงธรรมชาติ ได้แก่ เสียงใบไม้ร่วงและเสียงนกร้อง เสียงพึมพำของฤดูใบไม้ผลิ เสียงฟ้าร้องในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง เสียงร้องของตั๊กแตนและเสียงเอี๊ยดของหิมะใต้พื้น การนับแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงธรรมชาตินั้นไม่มีที่สิ้นสุด
กลไกคลื่นเสียง
เสียงสะท้อนคือคลื่นเสียงที่สะท้อนพื้นผิวเรียบและไปถึงหู ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณตะโกนในถ้ำ คุณสามารถเสี้ยววินาทีต่อมาได้ยินเสียงของคุณกระเด็นออกจากผนังถ้ำและกลับมา นี่คือการทำงานของเปลือกหอย ตัวอย่างที่ดีที่สุดของแหล่งกำเนิดเสียงคืออ่างล้างมือที่มีห้องว่างจำนวนมาก พวกเขาเป็นเหมือนห้องในบ้านที่ว่างเปล่า ผนังใกล้อ่างล้างจานเรียบซึ่งหมายความว่าเสียงที่อยู่ใกล้อ่างล้างจานแม้ที่เงียบที่สุดจะทำซ้ำในห้อง เสียงสะท้อนทั้งหมด - จากคนพูด ดนตรี หรือเสียงธรรมชาติ - กลายเป็นเสียงคำราม นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มจังหวะของหัวใจซึ่งถูกหยิบขึ้นมาและทุบด้วยอ่างล้างจาน เสียงคลื่นกระทบคลื่นกระทบความสวยงามมากมาย
การแปลงเสียง
ไม่ว่าคนจะตะโกนดังแค่ไหน หลังจาก 100-200 เมตรไม่มีใครได้ยินเขา ยกเว้นเขาจะตะโกนทางโทรศัพท์ คำว่า "โทรศัพท์" แปลมาจากภาษากรีกว่า "เสียงระยะไกล" ระหว่างการสนทนาทางโทรศัพท์ คลื่นเสียงจะถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้า ในระหว่างการรับ กระบวนการย้อนกลับจะเกิดขึ้น กระแสดังกล่าวสามารถเอาชนะระยะทางใด ๆ แพร่กระจายไปในอากาศเหมือนคลื่นเสียง ไมโครโฟนติดตั้งอยู่ในหูฟัง ซึ่งจะตอบสนองต่อการสั่นสะเทือนของอากาศที่เกิดขึ้นระหว่างการสนทนา ไมโครโฟนแปลงการสั่นสะเทือนเหล่านี้เป็นกระแสสลับ มันแพร่กระจายไปตามสายไฟของสายโทรศัพท์และไปถึงผู้ใช้บริการที่ปลายอีกด้านของสาย แต่เนื่องจากบุคคลไม่รู้สึกถึงการสั่นสะเทือนของกระแสสลับ จึงจำเป็นต้องเปลี่ยนให้เป็นเสียงสั่นสะเทือนที่สามารถได้ยินได้ ฟังก์ชันนี้ใช้ลำโพงขนาดเล็กในตัวเครื่อง คลื่นไฟฟ้าส่งผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนพลังของมัน สิ่งนี้ทำให้เมมเบรนสั่น ทำให้เกิดคลื่นเสียงที่ระบุว่าเป็นเสียงของผู้โทร
คนได้ยินเสียงคลื่นอะไร
คลื่นเสียงที่มนุษย์ได้ยินเท่านั้นที่เรียกว่าคลื่นเสียง
เสียงคือคลื่นกลในช่วงหนึ่งที่บุคคลสามารถแยกแยะได้ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าอวัยวะการได้ยินของมนุษย์ได้รับคลื่นในช่วงตั้งแต่ 16 Hz ถึง 20,000 Hz นอกจากนั้น ยังมีคลื่นที่มีความถี่ต่ำกว่า 16 Hz (อินฟราซาวน์) และสูงกว่า 20,000 Hz (อัลตราซาวนด์) แต่พวกมันไม่อยู่ในช่วงของการได้ยินและไม่มีใครรู้สึกได้
ภาพแสดงระยะการได้ยินของมนุษย์
อัลตราซาวนด์เสียงอินฟราซาวน์
|_|_|_
0 16–20 20000 Hz
ความถี่อื่นๆ แยกตามสัตว์หรือแมลงแต่ละตัวได้ เช่น ปลา ผีเสื้อ สุนัขและแมว ค้างคาว โลมา
จะระบุแหล่งที่มาของเสียงได้อย่างไร? แหล่งที่มาคือวัตถุทุกประเภทที่สร้างการสั่นสะเทือนด้วยความถี่เสียง (ตั้งแต่ 16 ถึง 20000 Hz)
แหล่งประดิษฐ์
ทุกสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น ไม่ใช่โดยธรรมชาติ มาจากแหล่งกำเนิดเสียงเทียม เช่น ส้อมเสียง กระดิ่ง รถราง วิทยุ คอมพิวเตอร์ คุณสามารถทดลองวิธีสร้างคลื่นเสียงได้ สำหรับการทดลอง คุณต้องใช้ไม้บรรทัดโลหะที่คีมจับ หากคุณใช้ไม้บรรทัด คุณจะสังเกตเห็นการสั่น แต่จะไม่ได้ยินเสียง แต่ในขณะเดียวกันก็เกิดคลื่นกลขึ้นใกล้กับไม้บรรทัดช่วงการสั่นสะเทือนของไม้บรรทัดอยู่ต่ำกว่าความถี่เสียง ดังนั้นบุคคลนั้นจึงไม่ได้ยินเสียง จากประสบการณ์นี้ อุปกรณ์ที่เรียกว่าส้อมเสียงถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19
เสียงจะเกิดขึ้นเมื่อร่างกายสั่นด้วยความถี่เสียงเท่านั้น คลื่นไปในทิศทางต่างๆ ต้องมีสื่อกลางระหว่างหูกับแหล่งกำเนิดเสียง อาจเป็นแก๊ส ของเหลว พื้นผิวที่เป็นของแข็ง แต่แน่นอนว่าต้องเป็นอนุภาคที่ส่งคลื่น การส่งเสียงสั่นสะเทือนจะดำเนินการเฉพาะเมื่อมีสภาพแวดล้อมดังกล่าวเท่านั้น ไม่มีสาระก็ไม่มีเสียง
เงื่อนไขบังคับเพื่อให้ได้เสียง
ในการสร้างคลื่นเสียงจะต้อง:
- ที่มา
- วันพุธ
- เครื่องช่วยฟัง
- ความถี่ 16-20000 Hz.
- ความเข้มข้น
การรับรู้เสียงเป็นกระบวนการตามอัตวิสัย ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพของอวัยวะในการได้ยินและความเป็นอยู่ของบุคคล ไมโครโฟนทำงานบนหลักการเดียวกับหู แทนที่จะเป็นแก้วหู ไมโครโฟนมีแผ่นโลหะบางๆ ติดอยู่กับแม่เหล็ก เมื่อความดันอากาศบนจานเปลี่ยนไป แม่เหล็กจะสั่นและไฟฟ้าสั่นสะเทือน
ความสำเร็จทางเสียง
ในอดีต ผู้คนสามารถบันทึกเสียงได้หลายวิธี: บนแผ่นเสียงไวนิล ฟิล์มถ่ายภาพ หรือเป็นอนุภาคแม่เหล็กบนเทปแม่เหล็ก คอมพิวเตอร์เป็นแหล่งเสียงเก็บข้อมูลเกี่ยวกับระดับปัจจุบัน อ่านระดับเป็นประจำแรงดันไฟฟ้าและเก็บแต่ละค่าเป็นตัวเลข ทุกวันนี้ คอมพิวเตอร์เกือบทั้งหมดมีการ์ดเสียง ซึ่งช่วยให้คุณบันทึกและเล่นข้อความเสียงและเพลงจากอุปกรณ์ภายนอก (ไมโครโฟน เครื่องบันทึกเทป ซีดี) หรือประมวลผลข้อมูลเสียงดิจิทัลที่บันทึกในแหล่งเสียงดิจิทัล สื่อข้อมูล (ฮาร์ดไดรฟ์ ดีวีดี ซีดี บลูเรย์) และส่งออกไปยังลำโพง
การพัฒนาเทคโนโลยีดิจิทัลไม่หยุดนิ่ง ในเวลาเพียง 100 ปี ความก้าวหน้าของเสียงได้ก้าวหน้าจากยุคของการบันทึกเสียงแบบกลไก จากกล่องดนตรี สู่ยุคของการบันทึกแบบดิจิตอล ความก้าวหน้าของเสียงนั้นน่าทึ่งมาก
นักวิทยาศาสตร์พบวิธีการถ่ายโอนข้อมูลจากคอมพิวเตอร์ไปยังคอมพิวเตอร์โดยใช้เสียงเท่านั้น มีการสร้างมีดผ่าตัดแบบอะคูสติกที่สามารถแยกเซลล์ได้แม้กระทั่งเซลล์เดียว นักนาโนเทคโนโลยีกำลังพัฒนาวิธีการชาร์จโทรศัพท์มือถือด้วยเสียง ในอนาคต มนุษยชาติกำลังรอการค้นพบที่เหลือเชื่อซึ่งเสียงจะมีส่วนร่วมโดยตรง