กำลังเสียง

    เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงปล่อยพลังงานออกมาในรูปของพลังงานคลื่นเสียง พลังงานคลื่นเสียงขึ้นอยู่กับแอมปลิจูดของคลื่น พลังงานเสียงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดเสียงต่อหนึ่งหน่วยเวลา คือ กำลังเสียง เขียนเป็นสมการได้ว่า

 

กำลังเสียง (วัตต์)
พลังงานเสียงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด (จูล)
เวลา (วินาที)

 ความเข้มเสียง (I)

    เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงส่งกำลังเสียงออกมากำลังเสียงก็จะแผ่กระจายออกไปรอบทิศทางเป็นพื้นที่ผิวทรงกลม ยิ่งห่างออกไปกลังเสียงก็ลดลงเรื่อยๆ นั่นคือพลังงานเสียงที่ตำแหน่งใดๆ จึงต้องพิจารณาเทียบกับพื้นที่ผิวทรงกลมที่รองรับจากแหล่งกำเนิดเสียง จึงต้องพิจารณากำลังต่อพื้นที่ผิวทรงกลม เรียกว่าความเข้มเสียง เขียนเป็นสมการได้ว่า

  หรือ

ความเข้มเสียง (วัตต์/ตารางเมตร)

กำลังเสียง (วัตต์)

พื้นที่ผิวทรงกลม (ตารางเมตร)

ระยะทางจากแหล่งกำเนิดถึงตำแหน่งผู้ฟัง (เมตร)

 ความดังหรือระดับความเข้มเสียง

    เนื่องจากเสียงเบาที่สุดที่มนุษย์ได้ยินจะมีความเข้มเสียงเป็น 10-12  วัตต์/ตารางเมตร และเสียงดังที่สุดที่มนุษย์ทนฟังได้จะมีความเข้มเสียงเป็น 1 วัตต์/ตารางเมตร ซึ่งจากตัวเลขจะเห็นว่ามีช่วงกว้างมาก ถึง 1012 เท่า ดังนั้นความดังที่เรารู้สึกได้ไม่เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความเข้มเสียง เช่น ความเข้มของเสียงเบาๆ มีค่า 10-9  วัตต์/ตารางเมตร ถ้าเพิ่มขึ้นอีก  1000 เท่า เป็น 10-6  วัตต์/ตารางเมตร น่าจะทำให้เสียงดังขึ้น  1000 เท่าด้วย แต่ปรากฏว่าความดังเพิ่มขึ้นเท่ากับคนสองคนคุยกันเท่านั้นเอง ดังนั้นปริมาณที่ใช้บอกความดังของเสียงเรียกว่าระดับความเข้มเสียง ซึ่งกำหนดว่าระดับความเข้มเสียงต่ำสุดหรือเสียงเบาที่มนุษย์ได้ยินมีค่าเป็น  เบล (Bell) และเสียงดังที่สุดที่มนุษย์ทนฟังได้มีค่าเป็น  12  เบล (Bell) เราสามารถเขียนสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดังกับความเข้มเสียงได้ว่า



จะเห็นได้ว่าความดังที่มนุษย์ฟังได้จะมีค่าอยู่ระหว่าง  0 - 12  เบล ซึ่งเป็นช่วงที่แคบมาก ทำให้แยกเสียงต่างๆ ได้ยาก จึงมีการกำหนดให้ความดังของเสียงมีหน่วยเป็นเดซิเบล (deci bell) แล้วเขียนเป็นสมการความสัมพันธ์ใหม่ได้ว่า

 

ระดับความเข้มเสียง
ความเข้มเสียงใดๆ ที่ต้องการวัด
ความเข้มเสียงอ้างอิงที่มนุษย์เริ่มได้ยิน 10-12  วัตต์/ตารางเมตร

ทำให้ความดังที่มนุษย์ฟังได้จะมีค่าอยู่ระหว่าง  0 - 120  เดซิเบล (dB)

การหาผลต่างของระดับความเข้มเสียง 

กำหนดให้ ณ จุดที่มีความเข้มเสียง I1 จะมีระดับความเข้มเสียง  

และ ณ จุดที่มีความเข้มเสียง I2 จะมีระดับความเข้มเสียง 

 

ถ้ามีแหล่งกำเนิดสองแหล่ง ซึ่งมีระยะห่างจากผู้ฟังเท่ากัน ( R คงที่ )

จาก        

จะได้ว่า    

ถ้ามีแหล่งกำเนิดแหล่งเดียว ( P คงที่ ) แต่ระยะห่างของผู้ฟังจากแหล่งกำเนิดต่างกัน

จาก         

จะได้ว่า     

ระดับความเข้มเสียงจากแหล่งกำเนิดต่างๆ

แหล่งกำเนิด
ระดับความเข้มเสียง
(เดซิเบล, dB )
ผลการรับฟัง
การหายใจปกติ
การกระซิบแผ่วเบา
สำนักงานที่เงียบ
การพูดคุยธรรมดา
เครื่องดูดฝุ่น
โรงงาน, ถนนที่มีการจราจรหนาแน่น
เครื่องเสียงสเตอริโอในห้อง, เครื่องเจาะถนนแบบอัดลม,
เครื่องตัดหญ้า
 
ดิสโก้เธค, การแสดงดนตรีประเภทร๊อค
ฟ้าผ่าระยะใกล้ๆ
เครื่องไอพ่นกำลังขึ้นใกล้ๆ
จรวดขนาดใหญ่กำลังขึ้นใกล้
10
30
50
60
75
80
90
100


 

120

130

150
180
แทบจะไม่ได้ยิน
เงียบมาก
เงียบ
ปานกลาง
ดัง
ดัง
   รับฟังบ่อยๆ
     การได้ยินจะ
   เสื่อมอย่างถาวร


      
ไม่สบายหู
 

เจ็บปวดในหู
แก้วหูชำรุดทันที