ศาสตร์และศิลป์

ที่มาสเกลดนตรีสากล

สเกลดนตรี สเกลคือกลุ่มของเสียง หรือโน้ตที่ประกอบกันขึ้นเป็นระบบของเสียง ธรรมชาติของเสียง เนื่องจากเสียงเป็นคลื่นแนวยาวมีความถี่และแอมปลิจูดเป็นส่วนประกอบ เมื่อศึกษาพบว่าความถี่ของเสียงเป็นปัจจัยที่ทำให้ระดับเสียงต่างกัน ความถี่ฮาร์โมนิค เสียงใดๆประกอบขึ้นด้วยความถี่มูลฐานและความถี่ฮาร์โมนิค ความถี่ฮาร์โมนิคมีขนาดเป็น n เท่าของความถี่มูลฐานเมื่อ n เป็นจำนวนเต็มบวก คณิตศาสตร์ในการสร้างสเกล หากเราต้องการสเกลที่สามารถเปลี่ยนคีย์ได้โดยไม่ต้องจูนคีย์ใหม่ เราอาจใช้คณิตศาสตร์ช่วย โดยอาศัยความรู้เรื่อง logarithms เพื่อให้สามารถแบ่งโน้ตในสเกลแบบเท่าๆกัน โดยสามารถหาระยะห่างโน้ตจาก 1200log(f1/f2) = Cents ในระบบนี้เราแบ่งเสียงออกเป็น 12 ช่วงเท่าๆกัน มีตำแหน่งห่างกัน 100 cents เพื่อให้สอดคล้องกับสเกลที่มีโน้ต 12 ตัว หากต้องการสเกล 13,14,… สามารถเปลี่ยน 1200 เป็น 1300, 1400, … ได้ สเกลดนตรีธรรมชาติ เราจะเห็นว่าหากเราให้โน้ตห่างเท่าๆกันเราจะได้ระยะห่างแต่ละโน้ตเป็น 100 cents ตามสมการข้างต้น อย่างไรก็ดี เราสามารถเลือกใช้โน้ตจากอนุกรมฮาร์โมนิคมาใช้เพื่อให้เกิดสเกลธรรมชาติ หรือ Just
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

Band Gap Engineering in Graphene

วัสดุกราฟีนมีคุณสมบัติเป็นโลหะ คือมี fermi level เป็นศูนย์ ซึ่งช่วยให้มีสมบัติที่ดี เช่น ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้แบบ ballistic แต่ในบางกรณีเราอาจอยากให้ระดับ fermi level มีค่าไม่เท่ากับศูนย์ เพื่อให้เกิดสมบัติแบบสารกึ่งตัวนำ เพื่อนำไปใช้ในงานด้านอื่นๆ เช่น เซลล์สุริยะ การสร้าง bandgap ในกราฟีน จึงเป็นสิ่งที่ต้องการมาก โดยมีการนำเทคนิคมาทดสอบมากมาย เร็วๆนี้ การปรับปรุงเทคนิคเลเซอร์ ประสบความสำเร็จ สามารถสร้าง bandgap จาก 0.5-2.1eV การผลิตปริมาณสูงด้วยวิธีดังกล่าว อาจสำเร็จในอนาคตอันใกล้ ที่มา https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2019/Q2/laser-technique-could-unlock-use-of-tough-material-for-next-generation-electronics.html
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

ข้อแตกต่างของ Analogue และ Digital ในงาน Audio

ในงาน Audio การบันทึก input ที่เป็นคลื่นความถี่ harmonics นั้นค่อนข้างลำบากแต่เริ่มทีเดียว เราจะพบว่า การรับรู้คลื่นที่ถูกต้องนั้น วิธีที่ง่ายสุดคือการแปลงคลื่นให้เป็นสัญญาณใดที่เราสามารถบันทึกได้ก่อน เราอาศัยตัวถ่ายทอดสัญญาณที่สามารถสั่นตามคลื่นและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าได้ หรือ วิธี machanical เป็น electric ซึ่งมีวัสดุทำงานแบบดังกล่าวมานานแล้ว แต่เนื่องจากคลื่นเสียงนั้นไม่ได้มีพลังงานสูงนัก การสั่นของตัวถ่ายทอดสัญญาณจึงอาจไม่ตรงตามจริงนัก เราจึงได้สัญญาณดังรูปด้านล่าง ซึ่งในวิธีการทาง Analogue เราจะนำสัญญาณไปทำ signal conditioning เพื่อให้ได้สัญญาณดังรูปต่อไป ต่อมาเราก็สามารถส่งสัญญาณไปยัง Analogue Tape และสื่อ Analogue อื่นเพื่อจัดเก็บได้เลย ในระบบ digital เราต้องอาศัยขั้นตอนก่อนหน้านี้ทั้งหมด และทำการแปลงสัญญาณไปสู่ digital ดังรูปด้านล่าง ดังนั้นในระบบ digital จึงเป็นเพียงการบันทึกเท่านั้น ซึ่งต้องอาศัยต้นทางที่เป็น diaphragm แบบ Analogue ที่เที่ยงตรง จึงจะบันทึกสัญญาณได้ถูกต้อง ทั้งนี้ digital recording
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

ขอบเขตประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์แบบ Shockley-Queisser

Shockley และ Queisser เสนอแบบจำลองเพื่อคำนวณขอบเขตประสิทธิภาพโซล่าเซลล์ในปี 1961 พวกเขากำหนดกรอบเกณฑ์ เพื่อให้สามารถสร้างโซล่าเซลล์แบบง่ายโดยมีประสิทธิภาพพอสมควร โดยอาศัยปรากฏการณ์ Photoelectric ที่ไอสไตน์ค้นพบมาผลิตไฟฟ้าใช้ เงื่อนไขที่ Shockley และ Queisser จะผลิตมีดังนี้ 1. ให้ทุกๆ photon ที่กระทบโซล่าเซลล์ของเขามีอิเล็กตรอนหลุดแค่ 1 ตัว 2.  ให้ทุก photom ที่พลังงานน้อยกว่า bandgap ไม่สร้างไฟฟ้า และ photon ที่พลังงานมากกว่าหรือเท่ากับ bandgap สร้างอิเล็กตรอนแค่หนึ่งตัว พลังงานส่วนเกินเปลี่ยนเป็นความร้อน 3. แหล่งกำเนิด photon คือดวงอาทิตย์เป็น blackbody ที่ 6000k แบบไม่รวมแสง และโซล่าเซลล์เป็น blackbody ที่ 300k ดังนั้น เมื่อคำนวณตามเงื่อนไขที่ bandgap 1.34 eV
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

ที่เก็บพลังงานด้วยตัวนำยิ่งยวด

ตัวยิ่งยวดสามารถนำมาใช้จัดเก็บพลังงานในรูปสนามแม่เหล็กอย่างง่ายได้โดย นำตัวนำยิ่งยวดเชื่อมเป็นวงกลม ปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปไม่เกินค่ากระแสวิกฤติ กระแสในตัวนำยิ่งยวดจะวิ่งวนเป็นวงกลม และเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก พลังงานจะถูกนำไปเก็บในรูปสนามแม่เหล็กตามสมการ   การเก็บพลังงานในตัวนำยิ่งยวดนี้สามารถเก็บไว้ได้ตลอดกาลหากอุณหภูมิไม่เกินอุณหภูมิวิกฤติ เมื่อจะใช้กระแสไฟฟ้าก็เพียงนำตัวนำทั่วไปต่อกับตัวนำยิ่งยวด ประสิทธิภาพในการเก็บพลังงานและนำกลับมาใช้ด้วยวิธีนี้ =>95%  
Continue Reading