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AKUSTIK
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INTERFERENZ (TON UND KLANG)

 

Klingen mehrere Frequenzen (Sinustöne) gleichzeitig, entsteht aus physikalischer Sicht ein Klang. Die Wellen der Einzelfrequenzen überlagern sich und bilden aus ihrer Summe eine neue Welle. Die Überlagerung mehrerer Einzelwellen nennt man Interferenz.

Das folgende Beispiel zeigt eine Interferenz von zwei gleichzeitig erklingenden Sinustönen mit der jeweiligen Frequenz von 440 Hz (a' ) und 220 Hz (a). Die Interferenzwelle ergibt sich aus der Summe der Elongationen gleicher Phasenzustände der Einzelwellen. Dabei ist es entscheidend, ob die Werte der Elongation positiv (oberhalb der Zeitachse) oder negativ (unterhalb der Zeitachse) sind. In der nächsten Grafik werden die Elongationswerte der Phasenzustände (x), die positiv sind durch aufwärts zeigende, negative durch abwärts zeigende Pfeile dargestellt. Die grünen Pfeile gehören zur grünen Welle (220 Hz), die roten Pfeile zur roten Welle (440 Hz). Der Interferenzwelle ergibt sich aus der Summe positiver und negativer Pfeile. Haben beide Einzelwellen gleichzeitig einen Nulldurchgang, so hat die Interferenzwelle an der gleichen Stelle ebenfalls einen (O).

Interferenz

Einzeln klingende Sinustöne kommen ohne Zutun des Menschen kaum vor. Töne, die z.B. von Musikinstrumenten gespielt werden, sind physikalisch gesehen Klänge, da immer Obertöne mitschwingen. Jeder Oberton für sich gesehen hat eine eigene Frequenz und ist isoliert betrachtet ein Sinuston. Deshalb sind zu solchen Klängen gehörende Wellen immer kompliziert, da sie eine große Anzahl von Obertönen beinhalten, die sich alle zu einer Welle überlagern.

Die Abbildung unten zeigt einen Trompetenton mit einer Frequenz von 220 Hz ( das Kleine a). Diese Frequenz entspricht dem Grundton, der wahrgenommen wird. Die meisten Obertöne sind leiser, führen aber zu der komplizierten Erscheinungsform der Interferenzwelle. Die unten gezeigte Welle ist also das Resultat des Zusammenwirkens der Grundtonfrequenz und der Frequenzen aller mitschwingender Obertöne.

Trompetenton

Die Form einer solchen Welle spiegelt die unterschiedlichen Amplituden der verschiedenen Obertöne wider. Diese unterschiedlichen Amplituden sind für die Klangfarbe eines Klanges verantwortlich.

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Das Obertonspektrum