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Ton 05:53 min

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Transkript Ton

Thema dieses Films ist das grundlegende Element der Musik, der Ton. Ein Ton ist eine Art von Schall wie der Klang, das Geräusch oder ein Knall, der sich vor allem durch eine bestimmte Tonhöhe auszeichnet. In der Musik werden Töne normalerweise von Musikinstrumenten oder, klar, der menschlichen Stimme erzeugt. Und je nachdem wie gut dabei die gewünschten Töne getroffen werden, hört sich Musik dann wohlklingend oder eher schräg an. Aber egal, ob wohlklingend oder schräg, Töne werden immer auf dieselbe Art erzeugt, transportiert und von unseren Ohren aufgenommen. Am Anfang steht die Schallquelle, zum Beispiel eine Gitarre. Zupft man die Gitarrensaite, fängt diese an zu schwingen. Stark vereinfacht sieht das so aus. Jede dieser Schwingungen überträgt sich auf die Moleküle der Umgebungsluft, die unmittelbar an die schwingende Saite der Gitarre angrenzen. Diese Luftteilchen leiten die von der Schallquelle erzeugten Schwingungen in eine Art Kettenreaktion wiederum an benachbarte Luftteilchen weiter. So entsteht eine Schallwelle, eine Art fortschreitender Deformation der Anordnung der Luftteilchen. Sie schwingt in der Ausbreitungsrichtung des Schalls, ist also eine Longitudinal- oder Längswelle. Der Mensch kann eine solche Schallwelle über das Ohr aufnehmen. Dabei setzen die schwingenden Luftteilchen zunächst das Trommelfell in Bewegung. Dessen Schwingung wird dann über die Gehörknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel in die Hörschnecke weitergeleitet. Hier erfolgt schließlich die Umwandlung der Schallereignisse in Nervenimpulse, die vom Gehirn zu Hörwahrnehmungen verarbeitet werden. Sehen wir uns diese Schallereignisse einmal genauer an. Überträgt man die Schwingungen der Gitarrensaite auf einen Graphen, der den Abstand der Saite von ihrer Ruheposition in Abhängigkeit von der Zeit beschreibt, so erhält man wieder stark vereinfacht eine Sinusfunktion. Diese Sinusfunktion ist die Grundlage aller Töne, unabhängig von der Art der Tonerzeugung. Zupft man nun besonders fest an der Gitarrensaite ist der zu hörende Ton ziemlich laut. Der Graph zeigt an, warum dies so ist. Je fester die Gitarrensaite gezupft wird, desto weiter entfernt sie sich von ihrer Ruheposition. Die Bäuche der Sinusfunktion werden größer oder in der Fachsprache, die Amplitude der Schwingung wird höher. Und je höher die Amplitude eines Tons ist, desto größer ist die Lautstärke des Tons. In der Realität ist die Lautstärke des Tons unmittelbar nach dem Spielen der Saite am größten und sinkt dann ab, weil sich die Saite mit jeder Schwingung ein bisschen weniger von ihrer Ruheposition wegbewegt. Korrekterweise müsste die graphische Abbildung des Tons, den eine Gitarre erzeugt, daher so aussehen, mit immer kleiner werdenden Bäuchen in der Sinusfunktion. Spannt man die Gitarrensaite nun fester, wird der zu hörende Ton höher. Dies liegt daran, dass die Saite umso schneller schwingt, je stärker sie gespannt wird. In der Sinusfunktion sind nun also mehr Bäuche zu sehen oder in der Fachsprache, es sind mehr Schwingungsperioden vorhanden. Und je mehr Schwingungsperioden ein Ton in einer bestimmten Zeit durchläuft, desto größer ist die Tonhöhe. Die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit wird durch die physikalische Größe “Frequenz” beschrieben und in der Einheit “Hertz” gemessen. Ein Hertz entspricht dabei einer Schwingung pro Sekunde. Töne mit niedrigen Frequenzen von weniger als etwa 16 bis 20 Hertz werden als Infraschall bezeichnet. Sie liegen unterhalb der Hörschwelle der meisten Menschen. Wird eine Gitarrensaite theoretisch so gespannt, dass sie nur 15 mal in der Sekunde schwingt, hört man also, genau, gar nichts. Vom Menschen wahrgenommen werden Töne mit Frequenzen von etwa 20 bis 20000 Hertz. Man bezeichnet diesen Bereich daher auch als Hörschall. Töne mit einer Frequenz von über 20000 Hertz oder 20 Kilohertz schließlich liegen im Ultraschallbereich und sind vom Menschen ebenfalls nicht wahrnehmbar. Außerhalb von Kommunikation oder Musik finden sich aber zahlreiche Anwendungen für solche Töne, die der Mensch nicht hören kann. Zum Beispiel kann mit einem Sonar, das hochfrequente Schallwellen aussendet, die Wassertiefe gemessen werden. Und dank der Ultraschalluntersuchung können mithilfe von Tönen sogar Bilder eines Embryos im Mutterleib sichtbar gemacht werden.