ความเข้มเสียงและระดับความเข้มเสียง
ในขณะที่เสียงเคลื่อนที่จะมีการถ่ายทอดพลังงานไปให้กับวัตถุที่เสียงตกกระทบ โดยอัตราการถ่ายทอดพลังงานของเสียง ต่อพื้นที่ที่ตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของเสียง เรียกว่าความเข้มเสียง (Intensity) หรืออาจกล่าวได้ว่า ความเข้มเสียง หมายถึง กำลังของเสียงจากแหล่งกำเนิดที่ตกกระทบบนพื้นที่ 1 ตารางหน่วยในแนวตั้งฉากที่พิจารณา เนื่องจากเสียงแผ่ออกทุกทิศทาง ดังนั้นพื้นที่ที่เสียงตกกระทบ คือ A = 4?r2 จะได้
โดยที่ I แทนความเข้มเสียง มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m2)
P แทนกำลังของแหล่งกำเนิดเสียง มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
A แทนพื้นที่ที่เสียงตกกระทบ มีหน่วยเป็นตารางเมตร (m2)
จากการทดลองพบว่า เสียงดังที่สุดที่หูคนสามารถได้ยินมีความเข้ม 1 วัตต์ต่อตารางเมตรและเสียงค่อยที่สุดมีความเข้ม 10-12 วัตต์ต่อตารางเมตร และนอกจากนี้พบว่าความเข้มเสียงจะแปรผกผันกับระยะทางจากแหล่งกำเนิดยกกำลังสอง โดยถ้าระยะทางยิ่งมาก ความเข้มเสียงยิ่งน้อยลง
P แทนกำลังของแหล่งกำเนิดเสียง มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
A แทนพื้นที่ที่เสียงตกกระทบ มีหน่วยเป็นตารางเมตร (m2)
จากการทดลองพบว่า เสียงดังที่สุดที่หูคนสามารถได้ยินมีความเข้ม 1 วัตต์ต่อตารางเมตรและเสียงค่อยที่สุดมีความเข้ม 10-12 วัตต์ต่อตารางเมตร และนอกจากนี้พบว่าความเข้มเสียงจะแปรผกผันกับระยะทางจากแหล่งกำเนิดยกกำลังสอง โดยถ้าระยะทางยิ่งมาก ความเข้มเสียงยิ่งน้อยลง
จากรูปจะพบว่าความเข้มเสียงที่ตำแหน่งที่ (1) มีค่ามากกว่าที่ตำแหน่งที่ (2) เพราะที่ตำแหน่งที่ (1) อยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดเสียง มากกว่า ถ้าต้องการหาความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มเสียงกับระยะทางจากแหล่งกำเนิดเสียงสามารถหาได้ดังนี้
ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงเดียวกัน กำลังของแหล่งกำเนิดเท่ากัน (P เท่ากัน) จะได้
ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงเดียวกัน กำลังของแหล่งกำเนิดเท่ากัน (P เท่ากัน) จะได้
ที่ระยะ r1 ; P =
ที่ระยะ r2 ; P =
ระดับความเข้มเสียง (Intensity Level) เป็นตัวเลขเปรียบเทียบกับความเข้มเสียงในหน่วยเดซิเบล (dB) โดยความสัมพันธ์ ระหว่างระดับความเข้มเสียงกับความเข้มเสียง คือ
เมื่อ B คือ ระดับความเข้มเสียง หน่วยเป็นเดซิเบล (decibel , dB)
I0 คือ ความเข้มเสียงต่ำสุดที่มนุษย์ได้ยิน ซึ่งมีค่า 10-12วัตต์ต่อตารางเมตร (W/m2 ) หรือ 0 เดซิเบล (dB) ค่าความถี่ 1,000 Hz
I คือ ความเข้มเสียงที่ระยะใด ๆ (W/m2)
I0 คือ ความเข้มเสียงต่ำสุดที่มนุษย์ได้ยิน ซึ่งมีค่า 10-12วัตต์ต่อตารางเมตร (W/m2 ) หรือ 0 เดซิเบล (dB) ค่าความถี่ 1,000 Hz
I คือ ความเข้มเสียงที่ระยะใด ๆ (W/m2)
4. คุณลักษณะของเสียง
คลื่นเสียง คือ คลื่นตามยาวซึ่งหูของคนเราสามารถได้ยินเสียงได้ โดยคลื่นนี้มีความถี่ตั้งแต่ประมาณ 20 Hz ถึง 20,000 Hz ความถี่เสียงในช่วงนี้เรียกว่า audio frequency
เสียงที่คนเราสามารถได้ยินแต่ละเสียงอาจเหมือนกันหรือแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของเสียงซึ่งมีอยู่ 3 ข้อ คือ
1. ความดัง (Loundness) หมายถึง ความรู้สึกได้ยินของมวลมนุษย์ว่าดังมากดังน้อย ซึ่งเป็นปริมาณที่ไม่อาจวัดด้วยเครื่องมือใด ๆ ได้โดยตรง ความดังเพิ่มขึ้นตามความเข้มเสียง ความรู้สึกเกี่ยวกับความดังจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับระดับความเข้มเสียง โดยถ้า I แทนความเข้มเสียง ความดังของเสียงจะแปรผันโดยตรงกับ log I หรืออาจกล่าวได้ว่า ความดังก็คือระดับความเข้มเสียงนั่นเอง หูของคนสามารถรับเสียงที่มีความดังน้อยที่สุดคือ 0 dB และมากที่สุดคือ 120 dB
2. คุณภาพของเสียง (quality) หมายถึง คุณลักษณ์ของเสียงที่เราได้ยิน เมื่อเราฟังเพลงจากวงดนตรีวงหนึ่งนั้น เครื่องดนตรี ทุกชนิดจะเล่นเพลงเดียวกัน แต่เราสามารถแยกได้ว่า เสียงที่ได้ยินนั้นมาจากดนตรีประเภทใด เช่น มาจากไวโอลิน หรือเปียโน เป็นต้นการที่เราสามารถแยกลักษณะของเสียงได้นั้นเพราะว่าคลื่นเสียงทั้งสองมีคุณภาพของเสียงต่างกัน คุณภาพของเสียงนี้ขึ้นอยู่กับ จำนวนโอเวอร์โทนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดเสียงนั้น ๆ และแสดงออกมาเด่น จึงไพเราะต่างกัน นอกจากนี้คุณภาพของเสียงยังขึ้นกับ ความเข้มของเสียงอีกด้วย
3. ระดับเสียง (pitch) หมายถึง เสียงที่มีความยาวคลื่นและความถี่ต่างกัน โดยเสียงที่มีความถี่สูงจะมีระดับเสียงสูงส่วนเสียงที่มี ีความถี่ต่ำจะมีระดับเสียงต่ำ
5. หูและกลไกของการได้ยินเสียง
คลื่นเสียงเกิดจากการอัดและขยายของตัวกลาง การอัดขยายนี้จะส่งต่อ ๆ กันไป จนถึงหูของผู้ฟังแล้วส่งต่อไปยังสมองในเทอม ของระดับเสียง ความดัง และคุณภาพของเสียง โดยปกติหูคนเราไวต่อการรับรู้เสียงที่มีความถี่สูงมากกว่าเสียงที่มีความถี่ต่ำ เมื่อ เสียงนั้นมีระดับความเข้มเสียงเท่ากัน นอกจากนี้ความไวต่อการรับรู้เสียงของคนเรายังขึ้นอยู่กับอายุ โดยพบว่าเด็กมีความรู้สึกไว ต่อช่วงความถี่สูงมากกว่าผู้ใหญ่ความไวต่อการได้ยินเสียงของคนจะลดลงเมื่ออายุมากขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าความไวต่อการ ได้ยินเสียง จะลดลงด้วยสาเหตุอื่น ๆ อีกเช่น การได้รับฟังเสียงดังมากเกินไปเป็นระยะเวลานาน ๆ หรือจากการใช้ยาบางชนิด
คลื่นเสียง คือ คลื่นตามยาวซึ่งหูของคนเราสามารถได้ยินเสียงได้ โดยคลื่นนี้มีความถี่ตั้งแต่ประมาณ 20 Hz ถึง 20,000 Hz ความถี่เสียงในช่วงนี้เรียกว่า audio frequency
เสียงที่คนเราสามารถได้ยินแต่ละเสียงอาจเหมือนกันหรือแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของเสียงซึ่งมีอยู่ 3 ข้อ คือ
1. ความดัง (Loundness) หมายถึง ความรู้สึกได้ยินของมวลมนุษย์ว่าดังมากดังน้อย ซึ่งเป็นปริมาณที่ไม่อาจวัดด้วยเครื่องมือใด ๆ ได้โดยตรง ความดังเพิ่มขึ้นตามความเข้มเสียง ความรู้สึกเกี่ยวกับความดังจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับระดับความเข้มเสียง โดยถ้า I แทนความเข้มเสียง ความดังของเสียงจะแปรผันโดยตรงกับ log I หรืออาจกล่าวได้ว่า ความดังก็คือระดับความเข้มเสียงนั่นเอง หูของคนสามารถรับเสียงที่มีความดังน้อยที่สุดคือ 0 dB และมากที่สุดคือ 120 dB
2. คุณภาพของเสียง (quality) หมายถึง คุณลักษณ์ของเสียงที่เราได้ยิน เมื่อเราฟังเพลงจากวงดนตรีวงหนึ่งนั้น เครื่องดนตรี ทุกชนิดจะเล่นเพลงเดียวกัน แต่เราสามารถแยกได้ว่า เสียงที่ได้ยินนั้นมาจากดนตรีประเภทใด เช่น มาจากไวโอลิน หรือเปียโน เป็นต้นการที่เราสามารถแยกลักษณะของเสียงได้นั้นเพราะว่าคลื่นเสียงทั้งสองมีคุณภาพของเสียงต่างกัน คุณภาพของเสียงนี้ขึ้นอยู่กับ จำนวนโอเวอร์โทนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดเสียงนั้น ๆ และแสดงออกมาเด่น จึงไพเราะต่างกัน นอกจากนี้คุณภาพของเสียงยังขึ้นกับ ความเข้มของเสียงอีกด้วย
3. ระดับเสียง (pitch) หมายถึง เสียงที่มีความยาวคลื่นและความถี่ต่างกัน โดยเสียงที่มีความถี่สูงจะมีระดับเสียงสูงส่วนเสียงที่มี ีความถี่ต่ำจะมีระดับเสียงต่ำ
5. หูและกลไกของการได้ยินเสียง
คลื่นเสียงเกิดจากการอัดและขยายของตัวกลาง การอัดขยายนี้จะส่งต่อ ๆ กันไป จนถึงหูของผู้ฟังแล้วส่งต่อไปยังสมองในเทอม ของระดับเสียง ความดัง และคุณภาพของเสียง โดยปกติหูคนเราไวต่อการรับรู้เสียงที่มีความถี่สูงมากกว่าเสียงที่มีความถี่ต่ำ เมื่อ เสียงนั้นมีระดับความเข้มเสียงเท่ากัน นอกจากนี้ความไวต่อการรับรู้เสียงของคนเรายังขึ้นอยู่กับอายุ โดยพบว่าเด็กมีความรู้สึกไว ต่อช่วงความถี่สูงมากกว่าผู้ใหญ่ความไวต่อการได้ยินเสียงของคนจะลดลงเมื่ออายุมากขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าความไวต่อการ ได้ยินเสียง จะลดลงด้วยสาเหตุอื่น ๆ อีกเช่น การได้รับฟังเสียงดังมากเกินไปเป็นระยะเวลานาน ๆ หรือจากการใช้ยาบางชนิด
หูของคนเราเป็นอวัยวะของร่างกายที่ใช้รับเสียง แบ่งออกได้ 3 ส่วน ได้แก่ หูส่วนนอก หูส่วนกลางและหูส่วนใน
1. หูส่วนนอก ประกอบด้วยใบหู ช่องหูหรือรูหู (Auditory canal) และเยื่อแก้วหู (tympanic membrane) โดยใบหูจะทำหน้าที่ ในการรับเสียง สำหรับในสัตว์บางชนิด หูส่วนนี้จะมีขนาดใหญ่เพื่อใช้หาทิศทางของแหล่งกำเนิดเสียง ส่วนช่องหูมีลักษณะเป็นท่อยาว ดังนั้นความดันของเสียงตอนปลายท่อด้านในที่ปิดอยู่จึงมีมากกว่าปากท่อด้านนอก ความดันที่เพิ่มนั้นจะเกิดเมื่อความยาวของ คลื่นเสียงยาวกว่าความยาวท่อ 4 เท่า คือความดังเมื่อผ่านช่องหูจะเพิ่มขึ้น 12 เดซิเบล ในช่วงความถี่ 2,400 - 4,000 Hz แต่ถ้าความยาวคลื่นต่ำกว่าหรือสูงกว่านี้ ความดังเมื่อผ่านช่องหูจะเพิ่มเพียง 5 เดซิเบล ในช่วงความถี่ 2,000 - 6,000 Hz ช่องหูทำหน้าที่ในการกำทอนเสียง (resonance) ซึ่งสั่นด้วยความถี่ประมาณ 3000 เฮิรตซ์ แล้วส่งไปยังเยื่อแก้วหู นอกจากนี้แล้ว ช่องหูยังช่วย ในการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นให้มีค่าคงที่ และยังเป็นเครื่องป้องกันอันตรายให้แก่หูอีกด้วย เยื่อแก้วหูเป็นส่วนกั้น ระหว่างหูชั้นนอกกับหูชั้นกลาง โดยแยกอากาศในช่องหูชั้นนอกไม่ให้ติดต่อกับหูชั้นกลาง เยื่อแก้วหูทำหน้าที่เป็นเครื่องรับความดันเสียง
2. หูส่วนกลาง ทำหน้าที่ปรับคลื่นเสียงเพื่อให้เข้าไปกระตุ้นหูชั้นใน โดยการเปลี่ยนพลังงานเสียงจากอากาศให้ผ่าน ช่องหูชั้นกลาง เข้าไป เป็นการสั่นสะเทือนของของเหลว ภายในหูชั้นกลางประกอบด้วยกระดูกสามชิ้น (Ossicles) คือกระดูกรูปฆ้อน กระดูกรูปทั่ง และกระดูกรูปโกลนซึ่งยึดกันอย่างสมดุลด้วยระบบคานดีดคานงัด (lever system) ตรงบริเวณปลายกระดูกรูป โกลนจะติดต่อกับ หน้าต่างรูปไข่ กระดูกทั้งสามทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นเสียงที่มากระทบแก้วหูให้เป็นคลื่นของเหลวขึ้นในหูส่วนใน หูส่วนกลางนี้ติดต่อกับ โพรงอากาศผ่านหลอดยูสเตเชียน (eustachian) ปกติช่องนี้จะปิด แต่ในขณะเคี้ยวหรือกลืนอาหารท่อนี้จะเปิด อากาศภายในหู ส่วนกลาง จึงสามารถติดต่อกับภายนอกได้ เป็นการปรับความดัน 2 ด้านของเยื่อแก้วหูให้เท่ากัน ทำให้การได้ยินดีขึ้น
3. หูส่วนใน ประกอบด้วยหลอดครึ่งวงกลม 3 หลอด (semicircular canals) ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการสมดุลของร่างกาย และกระดูก รูปหอย (cochlea) ซึ่งเป็นช่องมีลักษณะคล้ายหอยโข่ง ภายในบรรจุของเหลวมีเยื่อบาซิลาร์ (basilar) ขึงอยู่เกือบตลอดความยาว ยกเว้นปลายสุด ตรงปากทางเข้าเป็นช่องเปิดรูปไข่และวงกลม ตลอดความยาวของเยื่อบาซิลลาร์มีปลายประสาทที่ไวต่อเสียงที่มี ความถี่ต่ำ ๆ กันเรียงรายอยู่ ปลายประสาทที่อยู่กันค่อนไปทางช่องเปิดรูปไข่จะไวต่อเสียงที่มีความถี่สูง ส่วนปลายประสาทที่อยู่ลึก เข้าไปข้างในจะไวต่อเสียงที่มีความถี่ต่ำ
กลไกการได้ยินสียง
ช่องหูจะทำให้คลื่นเสียงที่มีความถี่ระหว่าง 2,000 – 5,000 Hz มีพลังงานสูงขึ้นเนื่องจากเกิด resonance ในช่องหู ถ้าความถี่ ต่ำกว่า 400 Hz การรับคลื่นเสียงไม่ค่อยดี ทั้งใบรูและช่องหูทำให้เกิดการขยายเสียง เมื่อคลื่นเสียงไปกระทบแก้วหู ซึ่งต่ออยู่กับกระดูก 3 ชิ้น ซึ่งประกอบกันแบบคานดีดคานงัดจึงมีการได้เปรียบเชิงกลเกิดขึ้นทำให้มีแรงเพิ่มขึ้น กระดูกโกลนซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งสุดท้ายมี ความแตกต่างระหว่างพื้นที่กับหน้าต่างรูปไข่มาก เมื่อมีแรงมากระทำจะทำให้ความดันเพิ่มขึ้น จึงเกิดการขยายเสียงขึ้นประมาณ 30 เท่า จากนั้นเสียงก็จะเดินทางเข้าสู่หูส่วนใน สัญญาณเสียงก็จะเกิดการขยายอีก เมื่อคลื่นเสียงผ่านหูส่วนในก็จะทำให้เยื่อบาซิลาร์สั่น ปลายประสาทที่เยื่อบาซิลาร์ก็ส่งสัญญาณต่อไปยังสมอง ทำให้เกิดความรู้สึกในการได้ยินเสียง
1. หูส่วนนอก ประกอบด้วยใบหู ช่องหูหรือรูหู (Auditory canal) และเยื่อแก้วหู (tympanic membrane) โดยใบหูจะทำหน้าที่ ในการรับเสียง สำหรับในสัตว์บางชนิด หูส่วนนี้จะมีขนาดใหญ่เพื่อใช้หาทิศทางของแหล่งกำเนิดเสียง ส่วนช่องหูมีลักษณะเป็นท่อยาว ดังนั้นความดันของเสียงตอนปลายท่อด้านในที่ปิดอยู่จึงมีมากกว่าปากท่อด้านนอก ความดันที่เพิ่มนั้นจะเกิดเมื่อความยาวของ คลื่นเสียงยาวกว่าความยาวท่อ 4 เท่า คือความดังเมื่อผ่านช่องหูจะเพิ่มขึ้น 12 เดซิเบล ในช่วงความถี่ 2,400 - 4,000 Hz แต่ถ้าความยาวคลื่นต่ำกว่าหรือสูงกว่านี้ ความดังเมื่อผ่านช่องหูจะเพิ่มเพียง 5 เดซิเบล ในช่วงความถี่ 2,000 - 6,000 Hz ช่องหูทำหน้าที่ในการกำทอนเสียง (resonance) ซึ่งสั่นด้วยความถี่ประมาณ 3000 เฮิรตซ์ แล้วส่งไปยังเยื่อแก้วหู นอกจากนี้แล้ว ช่องหูยังช่วย ในการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นให้มีค่าคงที่ และยังเป็นเครื่องป้องกันอันตรายให้แก่หูอีกด้วย เยื่อแก้วหูเป็นส่วนกั้น ระหว่างหูชั้นนอกกับหูชั้นกลาง โดยแยกอากาศในช่องหูชั้นนอกไม่ให้ติดต่อกับหูชั้นกลาง เยื่อแก้วหูทำหน้าที่เป็นเครื่องรับความดันเสียง
2. หูส่วนกลาง ทำหน้าที่ปรับคลื่นเสียงเพื่อให้เข้าไปกระตุ้นหูชั้นใน โดยการเปลี่ยนพลังงานเสียงจากอากาศให้ผ่าน ช่องหูชั้นกลาง เข้าไป เป็นการสั่นสะเทือนของของเหลว ภายในหูชั้นกลางประกอบด้วยกระดูกสามชิ้น (Ossicles) คือกระดูกรูปฆ้อน กระดูกรูปทั่ง และกระดูกรูปโกลนซึ่งยึดกันอย่างสมดุลด้วยระบบคานดีดคานงัด (lever system) ตรงบริเวณปลายกระดูกรูป โกลนจะติดต่อกับ หน้าต่างรูปไข่ กระดูกทั้งสามทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นเสียงที่มากระทบแก้วหูให้เป็นคลื่นของเหลวขึ้นในหูส่วนใน หูส่วนกลางนี้ติดต่อกับ โพรงอากาศผ่านหลอดยูสเตเชียน (eustachian) ปกติช่องนี้จะปิด แต่ในขณะเคี้ยวหรือกลืนอาหารท่อนี้จะเปิด อากาศภายในหู ส่วนกลาง จึงสามารถติดต่อกับภายนอกได้ เป็นการปรับความดัน 2 ด้านของเยื่อแก้วหูให้เท่ากัน ทำให้การได้ยินดีขึ้น
3. หูส่วนใน ประกอบด้วยหลอดครึ่งวงกลม 3 หลอด (semicircular canals) ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการสมดุลของร่างกาย และกระดูก รูปหอย (cochlea) ซึ่งเป็นช่องมีลักษณะคล้ายหอยโข่ง ภายในบรรจุของเหลวมีเยื่อบาซิลาร์ (basilar) ขึงอยู่เกือบตลอดความยาว ยกเว้นปลายสุด ตรงปากทางเข้าเป็นช่องเปิดรูปไข่และวงกลม ตลอดความยาวของเยื่อบาซิลลาร์มีปลายประสาทที่ไวต่อเสียงที่มี ความถี่ต่ำ ๆ กันเรียงรายอยู่ ปลายประสาทที่อยู่กันค่อนไปทางช่องเปิดรูปไข่จะไวต่อเสียงที่มีความถี่สูง ส่วนปลายประสาทที่อยู่ลึก เข้าไปข้างในจะไวต่อเสียงที่มีความถี่ต่ำ
กลไกการได้ยินสียง
ช่องหูจะทำให้คลื่นเสียงที่มีความถี่ระหว่าง 2,000 – 5,000 Hz มีพลังงานสูงขึ้นเนื่องจากเกิด resonance ในช่องหู ถ้าความถี่ ต่ำกว่า 400 Hz การรับคลื่นเสียงไม่ค่อยดี ทั้งใบรูและช่องหูทำให้เกิดการขยายเสียง เมื่อคลื่นเสียงไปกระทบแก้วหู ซึ่งต่ออยู่กับกระดูก 3 ชิ้น ซึ่งประกอบกันแบบคานดีดคานงัดจึงมีการได้เปรียบเชิงกลเกิดขึ้นทำให้มีแรงเพิ่มขึ้น กระดูกโกลนซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งสุดท้ายมี ความแตกต่างระหว่างพื้นที่กับหน้าต่างรูปไข่มาก เมื่อมีแรงมากระทำจะทำให้ความดันเพิ่มขึ้น จึงเกิดการขยายเสียงขึ้นประมาณ 30 เท่า จากนั้นเสียงก็จะเดินทางเข้าสู่หูส่วนใน สัญญาณเสียงก็จะเกิดการขยายอีก เมื่อคลื่นเสียงผ่านหูส่วนในก็จะทำให้เยื่อบาซิลาร์สั่น ปลายประสาทที่เยื่อบาซิลาร์ก็ส่งสัญญาณต่อไปยังสมอง ทำให้เกิดความรู้สึกในการได้ยินเสียง
กรณีที่ 1 ผู้สังเกตเคลื่อนที่ โดยแหล่งกำเนิดหยุดนิ่ง
ในตอนเริ่มต้น ขณะที่ผู้สังเกตอยู่นิ่ง แหล่งกำเนิดเสียง S ได้ส่งเสียงที่มีความถี่ fs ความยาวคลื่น (แลมป์ด้า) และอัตราเร็วคลื่นเสียง(v) เป็น ถ้าผู้สังเกตเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากแหล่งกำเนิดเสียงด้วยอัตราเร็ว V0 ทำให้อัตราเร็วคลื่นเทียบกับผู้สังเกตเปลี่ยนไป ดังนี้
ในตอนเริ่มต้น ขณะที่ผู้สังเกตอยู่นิ่ง แหล่งกำเนิดเสียง S ได้ส่งเสียงที่มีความถี่ fs ความยาวคลื่น (แลมป์ด้า) และอัตราเร็วคลื่นเสียง(v) เป็น ถ้าผู้สังเกตเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากแหล่งกำเนิดเสียงด้วยอัตราเร็ว V0 ทำให้อัตราเร็วคลื่นเทียบกับผู้สังเกตเปลี่ยนไป ดังนี้
กรณีที่ 1 ผู้สังเกตเคลื่อนที่ โดยแหล่งกำเนิดหยุดนิ่ง
ในตอนเริ่มต้น ขณะที่ผู้สังเกตอยู่นิ่ง แหล่งกำเนิดเสียง S ได้ส่งเสียงที่มีความถี่ fs ความยาวคลื่น และอัตราเร็วคลื่นเสียง เป็น ถ้าผู้สังเกตเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากแหล่งกำเนิดเสียงด้วยอัตราเร็ว ทำให้อัตราเร็วคลื่นเทียบกับผู้สังเกตเปลี่ยนไป ดังนี้
ในตอนเริ่มต้น ขณะที่ผู้สังเกตอยู่นิ่ง แหล่งกำเนิดเสียง S ได้ส่งเสียงที่มีความถี่ fs ความยาวคลื่น และอัตราเร็วคลื่นเสียง เป็น ถ้าผู้สังเกตเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากแหล่งกำเนิดเสียงด้วยอัตราเร็ว ทำให้อัตราเร็วคลื่นเทียบกับผู้สังเกตเปลี่ยนไป ดังนี้
• เมื่อผู้สังเกตเคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกำเนิดเสียง
อัตราเร็วคลื่นเทียบกับผู้สังเกตคือ V' = V+V0 โดยความยาวคลื่นเสียงคงที่ ดังนั้นความถี่เสียงที่ผู้สังเกตได้รับ จะเป็น
อัตราเร็วคลื่นเทียบกับผู้สังเกตคือ V' = V+V0 โดยความยาวคลื่นเสียงคงที่ ดังนั้นความถี่เสียงที่ผู้สังเกตได้รับ จะเป็น
• เมื่อผู้สังเกตเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดเสียง
อัตราเร็วคลื่นเทียบกับผู้สังเกตคือ V' = V-V0 โดยความยาวคลื่นเสียงคงที่ ดังนั้นความถี่เสียงที่ผู้สังเกตได้รับ จะเป็น
กรณีที่ 2 เมื่อผู้สังเกตหยุดนิ่ง แหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่
จากรูปจะพบว่า เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ ความยาวคลื่นที่ผู้สังเกตได้รับเปลี่ยนไป เป็น
• เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้สังเกต ความยาวคลื่นที่ผู้สังเกตได้รับมีค่าน้อยลง จะได้
• เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้สังเกต ความยาวคลื่นที่ผู้สังเกตได้รับมีค่าน้อยลง จะได้
การพิจารณาเครื่องหมาย
ใช้ V0 เป็น + เมื่อผู้ฟังเคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกำเนิดเสียง
เป็น - เมื่อผู้ฟังเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดเสียง
V5 เป็น - เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟัง
เป็น + เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกจากผู้ฟัง
เป็น - เมื่อผู้ฟังเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดเสียง
V5 เป็น - เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟัง
เป็น + เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกจากผู้ฟัง