Geluidsniveau

Het geluidsniveau ${\displaystyle L}$ wordt gedefinieerd als de logaritmische verhouding van de absolute waarde van de geluidsintensiteit ${\displaystyle I}$ en een referentiewaarde ${\displaystyle I_{0}}$. Internationaal is afgesproken als referentiewaarde 1 pW/m² = 10⁻¹² W/m² te nemen, dit is ongeveer de intensiteit bij de gehoordrempel. Dus:

${\displaystyle L=\log \left({\frac {I}{I_{0}}}\right)}$

Omdat deze formule echter aanleiding geeft tot zeer kleine getallen, wordt in plaats daarvan gerekend met eenheden die een tiende van de bovenstaande formule weergeven (wat dus tot een tienmaal zo groot getal leidt):

${\displaystyle L=10\log \left({\frac {I}{I_{0}}}\right)}$ dB

Het geluidsniveau wordt aldus uitgedrukt in decibel. Het geluidsniveau in een normale omgeving varieert tussen ca. 30 en 120 decibel. In bel zou dit een variatie zijn tussen 3 en 12. Voor het optellen van geluidsniveaus moet je rekening houden met het logaritmische karakter van deze niveaus (zie optellen van geluidsniveaus).

Omdat de geluidsintensiteit evenredig is met het kwadraat van de geluidsdruk, kan het geluidsniveau ook uitgedrukt worden in de geluidsdruk ${\displaystyle p}$:

${\displaystyle I={\frac {p^{2}}{\rho \cdot c}}}$ W/m²

Waarin ${\displaystyle \rho }$ de massadichtheid van lucht is (ca. 1,18 kg/m³) en ${\displaystyle c}$ de geluidssnelheid (ca. 340 m/s), allebei afhankelijk van temperatuur en hoogte, er wordt voor het product 400 kg/s.m² aangehouden: de specifieke akoestische weerstand (akoestische impedantie) van lucht.

${\displaystyle p_{0}={\sqrt {\rho \cdot c\cdot I_{0}}}={\sqrt {400\cdot 10^{-12}}}=20\cdot 10^{-6}}$ Pa = 20 μPa

${\displaystyle L_{p}=10\log \left({\frac {p}{p_{0}}}\right)^{2}=20\log \left({\frac {p}{p_{0}}}\right)}$ dB

De referentiedruk ${\displaystyle p_{0}}$ als boven is internationaal afgesproken voor geluid in lucht. Het geluidsniveau van hoorbaar geluid in lucht heeft daarmee een bereik van 0 dB (gehoordrempel bij een frequentie van 1000 Hz) tot ca. 134 dB (pijngrens). In water wordt als referentiedruk 1 μPa genomen.