บีทเกิดจากคลื่นเสียงสองคลื่นแสดงสมบัติอะไร

บีตส์: ปรากฏการณ์การแทรกสอดที่เผยคุณสมบัติคลื่นของเสียง

บีตส์ ปรากฏการณ์เสียงที่เราอาจเคยได้ยินจากการจูนเครื่องดนตรี หรือแม้กระทั่งจากเสียงเครื่องยนต์ที่มีความถี่ไม่ตรงกันเล็กน้อย เป็นผลลัพธ์จากการรวมตัวของคลื่นเสียงสองคลื่นที่มีความถี่ใกล้เคียงกัน การเกิดบีตส์ไม่ได้เป็นเพียงแค่ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติการแทรกสอด (Interference) ของคลื่นเสียง

คลื่นเสียง เช่นเดียวกับคลื่นชนิดอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็นคลื่นน้ำหรือคลื่นแสง มีคุณสมบัติในการแทรกสอด เมื่อคลื่นสองคลื่นมาเจอกันในบริเวณเดียวกัน ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างคลื่นทั้งสอง หากยอดคลื่น (crests) ของทั้งสองคลื่นมาเจอกัน หรือท้องคลื่น (troughs) มาเจอกัน จะเกิดการแทรกสอดแบบเสริม (Constructive Interference) ทำให้แอมพลิจูดของคลื่นรวมใหญ่ขึ้น และได้ยินเสียงดังขึ้น

ในทางตรงกันข้าม หากยอดคลื่นของคลื่นหนึ่งมาเจอกับท้องคลื่นของอีกคลื่นหนึ่ง จะเกิดการแทรกสอดแบบหักล้าง (Destructive Interference) ทำให้แอมพลิจูดของคลื่นรวมเล็กลง หรืออาจหายไปเลย ทำให้ได้ยินเสียงค่อยลง หรือไม่ได้ยินเสียงเลย

บีตส์เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเสียงสองคลื่นมีความถี่ใกล้เคียงกัน เมื่อคลื่นทั้งสองรวมกัน จะเกิดการแทรกสอดแบบเสริมและแบบหักล้างสลับกันไปมาอย่างเป็นจังหวะ ทำให้เราได้ยินเสียงดังและเสียงค่อยสลับกัน ซึ่งจังหวะของการเปลี่ยนแปลงนี้คือสิ่งที่เรียกว่า “บีตส์” ความถี่ของบีตส์ (beat frequency) สามารถคำนวณได้จากผลต่างของความถี่ของคลื่นเสียงทั้งสอง:

ความถี่บีตส์ = |ความถี่คลื่นเสียงที่ 1 – ความถี่คลื่นเสียงที่ 2|

การเกิดบีตส์แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเสียงไม่ได้เป็นเพียงอนุภาคที่เดินทางไปในอากาศ แต่เป็นคลื่นที่มีคุณสมบัติในการแทรกสอด การแทรกสอดของคลื่นเสียงนี้เป็นหลักการพื้นฐานที่นำไปประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีต่างๆ มากมาย เช่น

• การจูนเครื่องดนตรี: นักดนตรีใช้บีตส์ในการปรับเทียบเสียงของเครื่องดนตรีให้ตรงกัน โดยการฟังเสียงบีตส์ที่เกิดขึ้นเมื่อเล่นเสียงเดียวกันจากเครื่องดนตรีสองเครื่อง หากได้ยินเสียงบีตส์ที่ช้าลงเรื่อยๆ แสดงว่าความถี่ของเสียงกำลังเข้าใกล้กันมากขึ้น
• เทคโนโลยีลดเสียงรบกวน: เทคโนโลยีนี้ใช้หลักการแทรกสอดแบบหักล้างในการลดเสียงรบกวน โดยการสร้างคลื่นเสียงที่มีเฟสตรงกันข้ามกับเสียงรบกวน เพื่อให้เกิดการหักล้างกัน
• การแพทย์: คลื่นอัลตราซาวด์ที่ใช้ในการตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ก็อาศัยหลักการแทรกสอดของคลื่นเช่นกัน

ดังนั้น บีตส์จึงไม่ใช่แค่ปรากฏการณ์เสียงที่น่าสนใจ แต่เป็นตัวอย่างที่สำคัญที่แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติคลื่นของเสียง และเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีต่างๆ ที่มีประโยชน์ต่อชีวิตประจำวันของเรา