De geluidsterkte hangt af van de amplitude van een geluidsgolf: hoe groot is de variatie in luchtdruk ten opzichte van de omgeving?
Vaak wordt echter de intensiteit van de geluidsgolf bestudeerd. Dit is de hoeveelheid energie die per oppervlakte-eenheid en per tijdseenheid door de golf wordt vervoerd. In standaard-eenheden wordt geluidsterkte uitgedrukt in watt per vierkante meter (W/m2).
Stel dat een geluidsgolf in één punt begint en zich door de ruimte uitbreidt. Omdat de energie steeds verder uitgespreid wordt, neemt de intensiteit af. Op afstand d van de bron heeft men dus
$$I = \frac{P}{4 \pi r^2},$$
waarbij P het vermogen (in watt) is van de geluidsbron. (De noemer, $4 \pi r^2$ , is de oppervlakte van de bol met straal r waarover het geluid zich heeft verspreid.)
Het menselijk oor kan geluiden waarnemen met zeer kleine intensiteit. De zgn. gehoordrempel ligt rond
$$I_0 = 10^{-12} \; \text{W/m}^2.$$
De bovengrens is de zgn. pijngrens, ongeveer 1 W/m2—al vindt chronische beschadiging van het oor al plaats onder 0,1 W/m2.
Voor het beschrijven van geluidsterkte berekent men meestal het geluidsniveau (L) in decibel (dB). Het is gedefinieerd als:
$$L= 10 \cdot \text{log}\frac{I}{I_0}.$$
Dit is een logaritmische schaal, waarbij elke stap van 10 dB hoger overeenkomt met een tien maal zo hoge intensiteit; een stap van 20 dB betekent dan 10 x 10 = 100 maal hogere intensiteit, enz. Voor het werken met deze schaal zijn de volgende regels nuttig:
- gehoordrempel = 0 dB
- pijngrens = 120 dB
- verdubbeling / halvering van intensiteit = 3 dB bijtellen / aftrekken (ongeveer)
- 10 x zo hoge / lage intensiteit = 10 dB bijtellen / aftrekken.
Voorbeeld: Wat is de intensiteit (in W/m2) van een geluid van 87 dB?
Begin met de gehoordrempel: 0 dB ~ 10–12 W/m2.
Vermenigvuldig 9x met tien: 90 dB ~ 10–12 x 109 = 10–3 W/m2.
Halveer (–3 dB): 87 dB ~ ½ x 10–3 W/m2 = 5 x 10–4 W/m2.
