ສູດລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ

ສູດຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມ

ສຽງແມ່ນຄື້ນກົນຈັກທີ່ແຜ່ລາມຜ່ານຕົວກາງເຊັ່ນ: ອາກາດ, ນໍ້າ, ຫຼື ຂອງແຂງ. ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແມ່ນແນວຄວາມຄິດທີ່ສຳຄັນໃນຟີຊິກສາດທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວິທີທີ່ພວກເຮົາໄດ້ຍິນ ແລະ ຮັບຮູ້ສຽງ. ບົດຄວາມນີ້ຈະອະທິບາຍແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ, ສູດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມເຂັ້ມ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ, ແລະ ການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນຊີວິດປະຈຳວັນ.

ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ

ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງໝາຍເຖິງປະລິມານພະລັງງານທີ່ຄື້ນສຽງນຳໄປສູ່ຕໍ່ໜ່ວຍພື້ນທີ່ຕໍ່ໜ່ວຍເວລາ. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ (I) ສາມາດສະແດງອອກໄດ້ດັ່ງນີ້:

\[ I = \frac{P}{A} \]

ຢູ່ໃສ:
- I ແມ່ນ ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ (ເປັນວັດຕໍ່ຕາແມັດ, W/m²).
- P ແມ່ນ ພະລັງງານຕໍ່ໜ່ວຍເວລາທີ່ແຫຼ່ງສຽງປ່ອຍອອກມາ (ເປັນວັດ, W).
- A ແມ່ນພື້ນທີ່ທີ່ຄື້ນສຽງຜ່ານ (ເປັນຕາແມັດ, ຕາແມັດ).

ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງອະທິບາຍວ່າສຽງດັງ ຫຼື ອ່ອນເທົ່າໃດໃນໄລຍະທາງໃດໜຶ່ງຈາກແຫຼ່ງກຳເນີດສຽງ.

ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ (ລະດັບຄວາມເຂັ້ມ)

ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ຫຼື ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແມ່ນການວັດແທກຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງທຽບກັບຄວາມເຂັ້ມອ້າງອີງທີ່ຍອມຮັບໂດຍທົ່ວໄປ. ຫົວໜ່ວຍທີ່ໃຊ້ເພື່ອວັດແທກລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງແມ່ນ ເດຊີເບວ (dB). ສູດສຳລັບການຄິດໄລ່ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ (L) ແມ່ນ:

\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \]

ຢູ່ໃສ:
- L ແມ່ນລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ (ເປັນ ເດຊີເບວ, dB).
- I ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງທີ່ວັດແທກໄດ້ (ໜ່ວຍເປັນ W/m²).
- I₀ ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມອ້າງອີງ, ເຊິ່ງໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ \( 10^{-12} \) W/m², ເຊິ່ງເປັນຄ່າຂອບເຂດການໄດ້ຍິນຂອງມະນຸດ.

ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມ

ເພື່ອໃຫ້ເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດນີ້, ໃຫ້ພວກເຮົາພິຈາລະນາຕົວຢ່າງບາງຢ່າງຂອງການຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ.

ຕົວຢ່າງທີ 1: ການຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ

ສົມມຸດວ່າແຫຼ່ງສຽງປ່ອຍພະລັງງານ 0,01 W, ແລະພະລັງງານນີ້ຖືກແຈກຢາຍຢ່າງເທົ່າທຽມກັນໃນທຸກທິດທາງ. ຄິດໄລ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງທີ່ໄລຍະຫ່າງ 2 ແມັດຈາກແຫຼ່ງສຽງ.

ວິທີແກ້ໄຂ:

ເນື້ອທີ່ຜິວຂອງຮູບຊົງກົມທີ່ມີລັດສະໝີ 2 ແມັດແມ່ນ:

\[ A = 4 \pi r^2 \]
\[ A = 4 \pi (2)^2 \]
\[ A = 16 \pi \text{ m}^2 \]

ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດ:

\[ I = \frac{P}{A} \]
\[ I = \frac{0,01 \text{ W}}{16 \pi \text{ m}^2} \]
\[ I \approx \frac{0,01}{50,24} \text{ W/m}^2 \]
\[ I \ປະມານ 1,99 \ຄູນ 10^{-4} \text{ W/m}^2 \]

ຕົວຢ່າງທີ 2: ການຄິດໄລ່ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ

ຖ້າຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງຢູ່ໃນໄລຍະທາງໃດໜຶ່ງຈາກແຫຼ່ງທີ່ມາແມ່ນ ∑(1,99 \times 10^{-4} \) W/m², ໃຫ້ຄິດໄລ່ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງເປັນເດຊີເບວ.

ວິທີແກ້ໄຂ:

ການນໍາໃຊ້ສູດລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ:

\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \]
\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{1,99 \x10^{-4}}{10^{-12}} \right) \]
\[ L = 10 \log_{10} \ຊ້າຍ (1,99 \ຄູນ 10^8 \ຂວາ) \]
\[ L \ປະມານ 10 \log_{10} (1,99 \ຄູນ 10^8) \]
\[ L \ປະມານ 10 \left( \log_{10} (1,99) + \log_{10} (10^8) \right) \]
\[ L \ປະມານ 10 \ຊ້າຍ ( 0,3 + 8 \ຂວາ) \]
\[ L \ປະມານ 10 \ຄູນ 8,3 \]
\[ L \ປະມານ 83 \text{ dB} \]

ປັດໄຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ

ມີຫຼາຍປັດໃຈທີ່ສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ, ລວມທັງ:

1. ໄລຍະຫ່າງຈາກແຫຼ່ງສຽງ: ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງຈະຫຼຸດລົງຕາມໄລຍະຫ່າງຈາກແຫຼ່ງສຽງທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນພະລັງງານທີ່ແຜ່ລາມໄປທົ່ວພື້ນທີ່ກວ້າງຂວາງ.
2. ຕົວກາງການແຜ່ກະຈາຍ: ຄວາມໄວ ແລະ ການແຜ່ກະຈາຍຂອງສຽງແມ່ນໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກຕົວກາງການແຜ່ກະຈາຍ. ຕົວຢ່າງ, ສຽງເດີນທາງໄດ້ໄວກວ່າໃນນໍ້າກ່ວາໃນອາກາດ.
3. ຄຸນສົມບັດຂອງແຫຼ່ງສຽງ: ພະລັງຂອງແຫຼ່ງສຽງ ແລະ ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນສຽງມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມເຂັ້ມທີ່ຜະລິດອອກມາ.

ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ

ແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມເຂັ້ມ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ໃນການນໍາໃຊ້ຕົວຈິງຕ່າງໆ, ເຊັ່ນ:

1. ສຸຂະພາບ ແລະ ຄວາມປອດໄພໃນການເຮັດວຽກ: ການວັດແທກລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນເພື່ອຄວບຄຸມສຽງລົບກວນໃນບ່ອນເຮັດວຽກ ແລະ ປ້ອງກັນການສູນເສຍການໄດ້ຍິນເນື່ອງຈາກການສຳຜັດກັບສຽງລົບກວນຫຼາຍເກີນໄປ.
2. ສຽງໃນຫ້ອງ: ການອອກແບບສຽງຂອງຫ້ອງຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ຫ້ອງປະຊຸມ ແລະ ສະຕູດິໂອບັນທຶກສຽງ ແມ່ນຄຳນຶງເຖິງຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງເພື່ອຮັບປະກັນຄຸນນະພາບສຽງທີ່ດີທີ່ສຸດ.
3. ລະບົບລຳໂພງ: ໃນລະບົບສຽງ ແລະ ລຳໂພງ, ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄວບຄຸມລະດັບສຽງ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງສຽງ.
4. ການວິນິດໄສທາງການແພດ: ໃນຂົງເຂດການແພດ, ການກວດດ້ວຍຄື້ນສຽງຄວາມຖີ່ສູງໃຊ້ຄື້ນສຽງທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມສູງເພື່ອສ້າງຮູບພາບຂອງເນື້ອເຍື່ອພາຍໃນຮ່າງກາຍ.

ການຄິດໄລ່ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງສຳລັບແຫຼ່ງສຽງຫຼາຍແຫຼ່ງ

ເມື່ອແຫຼ່ງສຽງຫຼາຍແຫຼ່ງເຮັດວຽກພ້ອມໆກັນ, ຄວາມເຂັ້ມທັງໝົດແມ່ນຜົນບວກຂອງຄວາມເຂັ້ມຂອງແຕ່ລະແຫຼ່ງ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເພື່ອຄິດໄລ່ລະດັບຄວາມເຂັ້ມທັງໝົດ, ພວກເຮົາບໍ່ພຽງແຕ່ເພີ່ມຄ່າເດຊີເບວເທົ່ານັ້ນ. ແທນທີ່ຈະ, ພວກເຮົາຕ້ອງກັບຄືນໄປຫາຄວາມເຂັ້ມເສັ້ນຊື່, ລວມຄວາມເຂັ້ມ, ແລະຈາກນັ້ນປ່ຽນກັບຄືນເປັນເດຊີເບວ.

ສົມມຸດວ່າມີແຫຼ່ງສຽງສອງແຫຼ່ງທີ່ມີລະດັບຄວາມເຂັ້ມ 70 dB ແລະ 75 dB ຕາມລໍາດັບ. ຄິດໄລ່ລະດັບຄວາມເຂັ້ມທັງໝົດ.

ວິທີແກ້ໄຂ:

ປ່ຽນລະດັບຄວາມເຂັ້ມເປັນຄວາມເຂັ້ມເສັ້ນຊື່:

\[ I_1 = I_0 \ຄູນ 10^{L_1/10} \]
\[ I_1 = 10^{-12} \ຄູນ 10^{70/10} \]
\[ I_1 = 10^{-12} \ຄູນ 10^7 \]
\[ I_1 = 10^{-5} \text{ W/m}^2 \]

\[ I_2 = I_0 \ຄູນ 10^{L_2/10} \]
\[ I_2 = 10^{-12} \ຄູນ 10^{75/10} \]
\[ I_2 = 10^{-12} \ຄູນ 10^{7,5} \]
\[ I_2 = 10^{-12} \ຄູນ 3,16 \ຄູນ 10^7 \]
\[ I_2 = 3,16 \ຄູນ 10^{-5} W/m}^2 \]

ບວກຄວາມເຂັ້ມຂອງຄວາມເຂັ້ມ:

\[ I_{\text{ທັງໝົດ}} = I_1 + I_2 \]
\[ I_{\text{total}} = 10^{-5} + 3,16 \ຄູນ 10^{-5} \]
\[ I_{\text{ທັງໝົດ}} = 4,16 \tegration 10^{-5} \text{ W/m}^2 \]

ປ່ຽນກັບຄືນໄປເປັນເດຊີເບວ:

\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10} \left( \frac{I_{\text{total}}}{I_0} \right) \]
\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10} \left( \frac{4,16 \times 10^{-5}}{10^{-12}} \right) \]
\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10} (4,16 \ຄູນ 10^7) \]
\[ L_{\text{total}} \ປະມານ 10 (\log_{10} 4,16 + \log_{10} 10^7) \]
\[ L_{\text{total}} \ປະມານ 10 (0,62 + 7) \]
\[ L_{\text{total}} \ປະມານ 76,2 \text{ dB} \]

ສະຫຼຸບ

ຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແລະ ລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂອງສຽງ ແມ່ນແນວຄວາມຄິດທີ່ສຳຄັນໃນຟີຊິກ ແລະ ວິສະວະກຳ ທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈ ແລະ ວັດແທກສຽງໃນຫຼາຍໆສະພາບການ. ໂດຍການໃຊ້ສູດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ພວກເຮົາສາມາດຄິດໄລ່ວ່າສຽງດັງປານໃດ ແລະ ຄວບຄຸມຜົນກະທົບຂອງສຽງລົບກວນໃນຊີວິດປະຈຳວັນ. ຄວາມຮູ້ນີ້ແມ່ນເປັນປະໂຫຍດໃນການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ສຸຂະພາບ ແລະ ຄວາມປອດໄພໃນການເຮັດວຽກ ຈົນເຖິງການອອກແບບສຽງ ແລະ ການວິນິດໄສທາງການແພດ. ການເຂົ້າໃຈວ່າສຽງມີປະຕິກິລິຍາແນວໃດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ ແລະ ວິທີທີ່ພວກເຮົາວັດແທກມັນຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສ້າງສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສະດວກສະບາຍ ແລະ ປອດໄພຫຼາຍຂຶ້ນສຳລັບທຸກຄົນ.