คลื่นเสียง เสียงจะสะท้อนจากพื้นผิวต่างๆ อย่างต่อเนื่อง ส่วนใหญ่แล้วเสียงที่สะท้อนกลับจะไม่ถูกสังเกตเห็น เนื่องจากเสียงที่เหมือนกันสองเสียงที่มาถึงหูของมนุษย์น้อยกว่า 1/15 ของวินาทีนั้นไม่สามารถแยกแยะได้ว่าเป็นเสียงที่แยกจากกัน เมื่อได้ยินเสียงสะท้อนแยกจากกัน จะเรียกว่าเสียงสะท้อน เสียงสะท้อนจากพื้นผิวในมุมเดียวกับที่เสียงกระทบพื้นผิว โดยใช้พื้นผิวสะท้อนแสงแบบโค้งในลักษณะเดียวกับที่กระจกโค้ง
สามารถใช้เพื่อโฟกัสแสงได้ นอกจากนี้ยังอธิบายถึงผลกระทบของแกลเลอรีเสียงกระซิบที่เรียกว่า ห้องที่คำกระซิบ สามารถได้ยินอย่างชัดเจนในอีกจุดหนึ่ง ซึ่งอยู่ห่างออกไปพอสมควร แม้ว่าจะไม่ได้ยินที่อื่นในห้องก็ตาม หอรูปปั้นของศาลากลางสหรัฐเป็นตัวอย่าง การสะท้อนยังใช้เพื่อเน้นเสียงในโทรโข่งและเมื่อเรียกผ่านมือที่ป้อง
การสะท้อนของเสียงอาจเป็นปัญหาร้ายแรงในคอนเสิร์ตฮอลล์และหอประชุม ในห้องโถงที่ออกแบบมาไม่ดี คำแรกของผู้พูดอาจก้องกังวาน เป็นเวลาหลายวินาที เพื่อให้ผู้ฟังได้ยินทุกคำในประโยคที่สะท้อนพร้อมกัน ดนตรีสามารถถูกบิดเบือนได้เช่นเดียวกัน ปัญหาดังกล่าวสามารถแก้ไขได้โดยการปิดพื้นผิวที่สะท้อนแสงด้วยวัสดุดูดซับเสียง เช่น ผ้าม่านหรือกระเบื้องกันเสียง เสื้อผ้ายังดูดซับเสียง ด้วยเหตุนี้เสียงก้องกังวานในห้องโถงว่างเปล่า
จึงยิ่งใหญ่กว่าห้องโถงที่เต็มไปด้วยผู้คน วัสดุดูดซับเสียงเหล่านี้มีรูพรุน คลื่นเสียง ที่เข้าสู่ช่องว่างเล็กๆ ที่เต็มไปด้วยอากาศจะกระดอนไปมาจนกว่าพลังงานจะหมดไป พวกเขาถูกขังอยู่ การสะท้อนของเสียงถูกใช้โดยสัตว์บางชนิด โดยเฉพาะค้างคาวและวาฬมีฟัน สำหรับการระบุตำแหน่งของเสียงสะท้อน และในบางกรณี การระบุวัตถุผ่านประสาทสัมผัสของการได้ยินมากกว่าการมองเห็น
ค้างคาวและวาฬมีฟันเปล่งเสียงออกมาด้วยความถี่ ที่ไกลเกินขอบเขตสูงสุดของการได้ยินของมนุษย์ ซึ่งสูงถึง 200,000 เฮิรตซ์ในกรณีของวาฬ เสียงที่มีความยาวคลื่นสั้นจะสะท้อนจากวัตถุขนาดเล็กมาก ค้างคาวสามารถระบุตำแหน่งและจับแม้แต่ยุงในความมืดมิดได้อย่างไม่มีพลาด โซนาร์เป็นรูปแบบการกำหนดที่ตั้งวัตถุด้วยเสียงสะท้อนในมนุษย์ การหักเห เมื่อคลื่นผ่านจากวัสดุหนึ่งไปยังอีกวัสดุหนึ่งในมุมหนึ่ง มันมักจะเปลี่ยนความเร็ว ทำให้หน้าคลื่นโค้งงอ
การหักเหของเสียงสามารถแสดงให้เห็นได้ ในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์โดยใช้บอลลูนรูปเลนส์ที่บรรจุ ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อให้คลื่นเสียงโฟกัส เมื่อคลื่นเสียงผ่านสิ่งกีดขวางหรือผ่านช่องเปิดในสิ่งกีดขวาง ขอบของสิ่งกีดขวางหรือช่องเปิดจะทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดเสียงทุติยภูมิ ส่งคลื่นที่มีความถี่และความยาวคลื่นเท่ากัน แต่มีความเข้มต่ำกว่า เป็นแหล่งกำเนิดเสียงดั้งเดิม เรียกว่าการเลี้ยวเบน
เนื่องจากปรากฏการณ์นี้ จึงสามารถได้ยินเสียงรอบมุมได้ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วคลื่นเสียงจะเดินทางเป็นเส้นตรงก็ตาม การรบกวน เมื่อใดก็ตามที่คลื่นกระทบกัน ก็จะเกิดการแทรกสอดขึ้น สำหรับคลื่นเสียง ปรากฏการณ์นี้อาจเข้าใจได้ดีที่สุดโดยการคิดในแง่ของการบีบตัวและการแตกตัวของคลื่นทั้งสองเมื่อมาถึงจุดหนึ่ง เมื่อคลื่นอยู่ในเฟสเพื่อให้การบีบตัวและการทำให้บริสุทธิ์เกิดขึ้นพร้อมกัน มันจะเสริมกำลังซึ่งกันและกัน การรบกวนเชิงสร้างสรรค์
เมื่อพวกมันอยู่นอกเฟส เพื่อให้การบีบอัดของสิ่งหนึ่งเกิดขึ้น พร้อมกับการทำให้บริสุทธิ์ของอีกสิ่งหนึ่ง พวกมันมักจะอ่อนตัวลงหรือแม้แต่หักล้างกัน การรบกวนแบบทำลายล้าง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างคลื่นทั้งสองทำให้เกิดคลื่นผลลัพธ์ ในหอประชุม การรบกวนแบบทำลายล้างระหว่างเสียงจากเวทีและเสียงที่สะท้อนจากส่วนอื่นๆ ของห้องโถงสามารถสร้างจุดบอดซึ่งทั้งความดังและความชัดเจนของเสียงไม่ดี
การรบกวนดังกล่าวสามารถลดลงได้ โดยใช้วัสดุดูดซับเสียงบนพื้นผิวที่สะท้อนแสง ในทางกลับกัน การรบกวนสามารถปรับปรุงคุณภาพเสียงของหอประชุมได้ สิ่งนี้ทำได้โดยการจัดพื้นผิวสะท้อนแสง ในลักษณะที่ระดับเสียงเพิ่มขึ้นจริงในพื้นที่ที่ผู้ชมนั่ง การแทรกสอดระหว่างคลื่นสองคลื่นที่มีความถี่เกือบเท่ากัน แต่ไม่เท่ากันทำให้เกิดโทนเสียงที่มีความเข้มเพิ่มขึ้น และลดลงสลับกันไป เนื่องจากคลื่นทั้งสองจะตกและออกจากเฟสอย่างต่อเนื่อง
จังหวะที่ได้ยินเรียกว่าจังหวะ จูนเนอร์เปียโนใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์นี้ ปรับโทนเสียงของเครื่องสายเทียบกับเสียงของส้อมเสียง มาตรฐานจนกว่าจะไม่ได้ยินเสียงบีตอีกต่อไป คุณภาพเสียงที่มีความถี่บริสุทธิ์เพียงความถี่เดียวนั้นเกิดจากส้อมเสียงและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าออสซิลเลเตอร์เท่านั้น เสียงส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของโทนเสียงที่มีความถี่และแอมพลิจูดต่างกัน โทนเสียงที่ผลิตโดยเครื่องดนตรีมีลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งที่เหมือนกัน
คือมีลักษณะดังเป็นช่วงๆ กล่าว คือมีการสั่นเกิดขึ้นเป็นรูปแบบซ้ำๆ ร่องรอยของเสียงแตรของออสซิลโลสโคปแสดงรูปแบบดังกล่าว สำหรับเสียงส่วนใหญ่ที่ไม่ใช่เสียงดนตรี เช่น เสียงลูกโป่งแตกหรือเสียงคนไอ ร่องรอยของออสซิลโลสโคปจะแสดงรูปแบบที่ขรุขระและไม่สม่ำเสมอ ซึ่งบ่งชี้ถึงความสับสนของความถี่และแอมพลิจูด คอลัมน์ของอากาศเช่นเดียวกับที่อยู่ในทรัมเป็ต และเครื่องสายเปียโนต่างก็มีความถี่พื้นฐาน
ซึ่งเป็นความถี่ที่พวกมันสั่นพร้อมกันมากที่สุด เมื่อเริ่มเคลื่อนไหว สำหรับคอลัมน์อากาศที่สั่นสะเทือน ความถี่นั้นถูกกำหนดโดยความยาวของคอลัมน์เป็นหลัก วาล์วของแตรใช้เพื่อเปลี่ยนความยาวที่มีประสิทธิภาพของคอลัมน์ สำหรับสตริงที่มีการสั่น ความถี่พื้นฐานจะขึ้นอยู่กับความยาวของสตริง ความตึง และมวลต่อหน่วยความยาว นอกจากความถี่พื้นฐานแล้ว สตริงหรือคอลัมน์การสั่นของอากาศยังสร้างโอเวอร์โทนที่มีความถี่ ที่เป็นจำนวนเต็มทวีคูณของความถี่มูลฐาน
เป็นจำนวนของเสียงหวือที่ผลิตขึ้น และความแข็งแรงสัมพัทธ์ที่ทำให้เสียงดนตรีจากแหล่งหนึ่ง มีคุณภาพหรือเสียงต่ำที่โดดเด่น การเพิ่มเสียงหวือหวาเพิ่มเติมจะทำให้เกิดรูปแบบที่ซับซ้อน เช่น การติดตามเสียงแตรของออสซิลโลสโคป ความถี่พื้นฐานของการสั่นของสตริงขึ้นอยู่กับความยาว ความตึง และมวลของสตริงต่อหน่วยความยาวนั้นอธิบายโดยกฎ 3 ข้ออย่างไร
ความถี่พื้นฐานของสายที่สั่น จะแปรผกผันกับความยาวของสาย การลดความยาวของสายสั่นลงครึ่งหนึ่ง จะเพิ่มความถี่เป็น 2 เท่า เพิ่มระดับเสียงขึ้นหนึ่งอ็อกเทฟ หากความตึงยังคงเท่าเดิม ความถี่พื้นฐานของสายสั่นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับรากที่ 2 ของความตึง การเพิ่มความตึงของสายที่สั่นจะเพิ่มความถี่ ถ้าความตึงเครียดเพิ่มขึ้น 4 เท่า ความถี่จะเพิ่มเป็นสองเท่า และระดับเสียงจะเพิ่มขึ้นหนึ่งอ็อกเทฟ
ความถี่พื้นฐานของการสั่นของสตริงของมวลต่อหน่วยความยาว ซึ่งหมายความว่าสายสองเส้นที่ทำจากวัสดุเดียวกันและมีความยาวและความตึงเท่ากัน สายที่หนากว่าจะมีความถี่มูลฐานต่ำกว่า ถ้ามวลต่อหน่วยความยาวของสตริงหนึ่งเป็นสี่เท่าของอีกสตริงหนึ่ง สตริงที่หนากว่าจะมีความถี่พื้นฐานครึ่งหนึ่งของสตริงที่บางกว่า และสร้างโทนเสียงที่ต่ำกว่าหนึ่งอ็อกเทฟ
ประวัติศาสตร์ หนึ่งในการค้นพบครั้งแรกเกี่ยวกับเสียงเกิดขึ้นในศตวรรษที่หกก่อนคริสต์ศักราชโดยพีทาโกรัส นักคณิตศาสตร์และนักปรัชญาชาวกรีก เขาสังเกตความสัมพันธ์ระหว่างความยาวของสายที่สั่นสะเทือนกับโทนเสียงที่สร้าง ซึ่งปัจจุบันเรียกว่ากฎข้อที่หนึ่งของสาย พีทาโกรัสอาจเข้าใจว่าความรู้สึกของเสียงเกิดจากการสั่นสะเทือน ไม่นานหลังจากที่เขารับรู้ได้ว่าความรู้สึกนี้ขึ้นอยู่กับแรงสั่นสะเทือนที่เคลื่อนที่ผ่านอากาศ และกระแทกแก้วหู
ประมาณปี ค.ศ. 1640 มาริน แมร์เซน นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้ทำการทดลองครั้งแรก เพื่อหาความเร็วของเสียงในอากาศ มาริน แมร์เซน ยังได้รับเครดิตจากการค้นพบกฎข้อที่ 2 และ 3 ของสตริง ในปี ค.ศ. 1660 โรเบิร์ต บอยล์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้แสดงให้เห็นว่าการส่งเสียงต้องใช้สื่อ โดยแสดงให้เห็นว่าไม่ได้ยินเสียงระฆังในขวดโหลที่อากาศถูกสูบเข้าไป
แอ็นสท์ ชลาดนี่ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้ทำการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนที่ทำให้เกิดเสียงในช่วงปลายทศวรรษ 1700 และต้นทศวรรษ 1800 อย่างครอบคลุม ในปี พ.ศ. 2344 ฟูริเยร์นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้ค้นพบว่าคลื่นเชิงซ้อนเช่นคลื่นที่เกิดจากสตริงที่สั่นสะเทือนซึ่งมี เสียง หวือหวาประกอบด้วยชุดของคลื่นแบบคาบง่ายๆ งานทั่วไปเกี่ยวกับคลื่นส่วนใหญ่เสร็จสิ้นในช่วงศตวรรษที่ 19
โทมัส ยัง นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้ทำการวิจัยโดยเฉพาะเกี่ยวกับการเลี้ยวเบนและการแทรกสอด คริสทีอัน ด็อพเพลอร์จากออสเตรียได้กำหนดความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างความถี่จริงและความถี่ที่รับรู้ของคลื่นเมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับผู้สังเกต วอลเลซ เคลเมนต์ ซาบินี นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด มีส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจอะคูสติกในช่วงปลายทศวรรษ 1890
ซาบีนได้รับการขอให้ปรับปรุงระบบเสียงของห้องบรรยายหลักในพิพิธภัณฑ์ศิลปะฟอกก์ ของฮาร์วาร์ด เขาเป็นคนแรกที่วัดเวลาเสียงก้อง ซึ่งพบว่าอยู่ที่ 5 1/2 วินาทีในห้องบรรยาย การทดลองครั้งแรกกับเบาะรองนั่งจากโรงละครในบริเวณใกล้เคียง และต่อมาด้วยวัสดุดูดซับเสียงอื่นๆ และวิธีการอื่นๆ ซาบีนได้วางรากฐานสำหรับอะคูสติกทางสถาปัตยกรรม เขาออกแบบแม็กซ์ โฮบาร์ต เปิดในปี 1900 ซึ่งเป็นอาคารหลังแรกที่มีอะคูสติกสูตรทางวิทยาศาสตร์ โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับผลกระทบทางสรีรวิทยาและจิตวิทยาของเสียงต่อมนุษย์
บทความที่น่าสนใจ : หลักฐาน การศึกษาและการอธิบายเกี่ยวกับหลักฐานของอาชญากรรม
