สวนศาสตร์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
บทความนี้เกี่ยวกับสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ สำหรับความหมายอื่น ดูที่ อคูสติก (แก้ความกำกวม)

สวนศาสตร์ (อ่านว่า สะ-วะ-นะ-สาด) หรือ อะคูสติกส์ (อังกฤษ: acoustics) เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ ว่าด้วยคุณสมบัติคลื่นเสียงเชิงกล เมื่อเคลื่อนที่ในแกส ของเหลว และของแข็ง นักวิทยาศาสตร์ผู้ศึกษาในสาขานี้ เรียกว่า นักสวนศาสตร์ (Acoustician)

การประยุกต์ใช้สวนศาสตร์ในทางเทคโนโลยี เรียกว่า วิศวกรรมสวนศาสตร์(acoustical engineering) และมักจะมีความคาบเกี่ยวกันระหว่างงานของวิศวกรสวนศาสตร์ (acoustical engineer) และนักสวนศาสตร์

คำว่า อะคูสติกนั้น มาจากภาษากรีกโบราณ ว่า “อะคูสติกคอส” หมายถึง “สามารถได้ยิน” ในปัจจุบัน อะคูสติกส์ เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้าง ควบคุม ส่ง รับ และผลกระทบของเสียง โดยเริ่มต้นด้วยการศึกษาการสั่นเชิงกล และการแผ่คลื่นจากการสั่นเหล่านี้ จนถึงการศึกษาคลื่นเชิงกล โดยยังมีการศึกษาค้นคว้าเรื่อยมา งานวิจัยด้านสวนศาสตร์ดำเนินไปหลายลักษณะ จากกระบวนการเชิงฟิสิกส์มูลฐาน ที่เกี่ยวข้องกับคลื่นและเสียง และอาจโยงไปถึงการประยุกต์ใช้กระบวนการเหล่านี้ในชีวิตสมัยใหม่ การศึกษาคลื่นเสียงยังนำไปสู่หลักการทางฟิสิกส์ที่อาจประยุกตใช้กับการศึกษาคลื่นทุกชนิดด้วย

สาขาย่อยของสวนศาสตร์[แก้]

  • สถาปัตยสวนศาสตร์ (en:architectural acoustics) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับผลของสิ่งก่อสร้าง ต่อพฤติกรรมของเสียง เช่น พฤติกรรมของเสียง ในหอประชุม โรงละคร แม้แต่ในอาคารสำนักงาน โรงงาน และ บ้านพักอาศัย
  • การสื่อสารทางเสียงพูด (en:speech communication) เป็นการศึกษาถึง การกำเนิด และ การวิเคราะห์ สัญญาณเสียงพูด รวมถึง การถ่ายทอดเสียงพูด การเก็บข้อมูลเสียงพูด การจดจำเสียงพูด และ การปรับแต่งเสียงพูด

คุณลักษณะของคลื่นเสียงนั้นกำหนดโดย ความเร็ว ความยาวคลื่น และ แอมพลิจูด ความเร็วของเสียงขึ้นกับตัวกลาง และอุณหภูมิ โดยไม่ขึ้นกับความดันอากาศ ความเร็วของเสียงในอากาศมีค่าประมาณ 340 เมตรต่อวินาที และ 1500 เมตรต่อวินาทีในน้ำ ความยาวคลื่นคือระยะทางระหว่างยอดคลื่นของลูกที่อยู่ติดกัน โดยความสัมพันธ์ระหว่าง ความยาวคลื่น \, \lambda \, ความเร็วของเสียง \,c\, และ ความถี่เสียง \,f\, คือ


\lambda = \frac{c}{f}

วิธีการวัดเสียง[แก้]

วิธีการที่นิยมใช้ในการวัดเสียงทางวิทยาศาสตร์ นั้นมีสองแบบ คือ "วิธีการวัดโดยตรง" และ "วิธีการวัดแบบสัมพัทธ์"

  • วิธีการวัดโดยตรง เป็นค่าที่วัดทางฟิสิกส์โดยตรง เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ช่วงเวลา ฯลฯ วิธีการวัดในรายละเอียดดูได้จาก มาตรฐานสากลทางเสียง ISO3745
  • วิธีการวัดแบบสัมพัทธ์ เป็นการวัดค่าต่างๆ โดยเปรียบเทียบค่าที่ได้จากการวัด กับค่าของแหล่งกำเนิดเสียงอ้างอิง ที่มีระดับกำลังของเสียงตามที่กำหนดให้
การวัดโดยตรง การวัดแบบสัมพัทธ์
ความดันเสียง (en:sound pressure) p ระดับความดันเสียง (en:sound pressure level) (SPL)
ความเร็วอนุภาค (en:particle velocity) v ระดับความเร็วอนุภาค (en:particle velocity level) (SVL)
ความเข้มเสียง (en:sound intensity) I ระดับความเข้มเสียง (en:sound intensity level) (SIL)
กำลังเสียง (en:sound power) Pac ระดับกำลังเสียง (en:sound power level) (SWL)
การขจัดของอนุภาค (en:particle displacement) ξ
ความหนาแน่นพลังงานเสียง (en:sound energy density) E
ฟลักซ์พลังงานเสียง (en:sound energy flux) q
อิมพีแดนซ์ของเสียง (en:acoustic impedance) Z
ความเร็วเสียง c