Ein "Höreindruck", der durch bestimmte Schwingungen irgendwelcher Materie zustande kommt. Im allgemeinen sind es Luftschwingungen (Luft ist Materie), die den Hörvorgang über das Ohr und das Gehirn auslösen. Das Auf und Ab oder Hin und Her von Schwingungen verläuft wellenförmig.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen zwei Wellenarten, nämlich zwischen Querwellen (Transversalwellen) und Längswellen [Longitudinal- wellen). Die Querwellen schwingen senkrecht (quer) zu ihrer Laufrichtung, die Längswellen längs ihrer Fortbewegungsrichtung. Bei letzteren wechseln Verdichtungen und Verdünnungen des schwingenden Mediums im gleichen Rhythmus miteinander ab wie die Wellenberge und Wellentäler von Querwellen (Bild 1).
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• Wasserwellen, so wie wir sie Im allgemeinen kennen, sind Querwellen (Transversalwellen). Die einzelnen Wasserteilchen schwingen, ohne sich seitlich zu bewegen, auf und ab.
• Schallwellen sind Längswellen (Longitudinalwellen); sie rufen abwechselnd Verdichtungen und Verdünnungen des fortleitenden Mediums hervor.

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Die Schwingungszahl in der Sekunde wird m Hertz (abgekürzt Hz) angegeben; man bezeichnet sie mit „Frequenz". In grafischen Darstellungen werden Schallschwingungen der Einfachheit halber als Querwellen gezeichner (Bild 2).

Das Bild läßt die Abhängigkeit der Wellenlänge von der Frequenz, bzw. der Frequenz von der Wellenlänge erkennen. In dem Beispiel sind nur zwei Schwingungen angegeben, eine mit der Frequenz 1, die zweite mit der Frequenz 10. Es wird aus den Darstellungen a) und b) ersichtlich, daß die Wellenlänge mit wachsender Frequenz abnimmt. Schallwellen haben kürzere Wellen, d.h. höhere Frequenzen als die im Beispiel genannten.
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Die Lautstärke ist ein Maß für die vom menschlichen Ohr empfundene Stärke des Schalls; es ist also ein dem Ohr angepaßtes Maß. Die empfundene Lautstärke steigt annähernd mit dem Logarithmus (eine nichtlineare mathematische Funktion) der tatsächlich vorhandenen Schallintensität.

Die Einheit der Lautstärke ist das Phon. Als Normalschall dient bei der Messung eine ebene in der Luft fortschreitende sinusförmige Schwingung (Bild 3) mit der Frequenz von 1000 Hz, die den Kopf des Beobachters von vorne trifft (beidohriges Abhören). Die Lautstärkeskala beginnt mit 0 Phon und endet bei 130 Phon (oberer Schallwert, Schmerzwelle).

In der folgenden Tabelle sind einzelne Phonwerte zusammengestellt; die entsprechenden Schalldrucke in Mikrobar und die Schallstärke in Watt/cm2 sind hinzugefügt.
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Treffen zwei oder mehrere Wellenzüge aufeinander, so entsteht eine neue Welle anderer Art. Den Vorgang nennt man „Interferenz". Haben die interferrierenden Wellen gleiche Längen und liegen ihre Maxima und Minima (ihre Amplitudenhöchstwerte) in gleichen Zeitpunkten (man spricht dann von gleicher Phase), dann addieren sich beide Wellen zu einer dritten mit Amplitudenhöhen, die der Summe der beiden ursprünglichen Amplituden entsprechen (Bild 7).

Mit anderen Worten: treffen Berg und Tal der einen Welle (I) mit Berg und Tal der anderen (II) in einem Raum genau zusammen, so ergibt sich eine Welle mit einer Amplitude gleich der Summe der Einzelamplituden (Verstärkung): III.

Auslöschung und Überlagerung :
Zwei Wellen gleicher Länge können sich bei gleichen Amplituden auslöschen, wenn ihre Wellenberge und Wellentäler derart gegeneinander verschoben sind, daß ein Wellenberg der ersten Welle mit einem Wellental der zweiten Welle genau zusammenfällt (Bild 8). Der Techniker sprich» in diesem Fall von einer Phasenverschiebung um 180 . Bei verschiedener Schwingungszahl nennt man den Vorgang: Überlagerung.

Von einer Schwebung spricht man, wenn sich zwei Töne, deren Frequenzen nur wenig voneinander verschieden sind, überlagern. Schwebungen zeigen sich z. B. beim Klavier, wenn ein Ton von zwei oder drei Saiten erzeugt wird und diese Saiten nicht genau aufeinander abgestimmt sind.
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• Anmerkung : Am deutlichsten ist eine Schwebung und die dabei auftretende Lautstärke-Erhöhung bei 2- und 4-motorigen Propellerflugzeugen zu vernehmen. Insbesondere, wenn diese in riesigen Pulks auftreten, wie bei den alliierten Bombergeschwadern zwischen 1940 und 1945. Dann ist das Schwebungsbrummen der Vielzahl der jeweils 4 Kolbenmotoren viele Kilometer weit im Voraus zu hören.

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Bei genauer Abstimmung, z. B. zweier Saiten oder zweier Stimmgabeln aufeinander, regen die Schwingungen des ersten Systems das zweite zu Schwingungen an (Resonanz). Jeder Körper kann in „Resonanzschwingungen" geraten, wenn das ihn umgebende Medium in der Frequenz der ihm eigentümlichen Schwingungen (Eigenschwingungen) hin und her pendelt. Hier nur nebenbei: Resonanzschwingungen in den Schwingkreisen von Rundfunkgeräten ermöglichen überhaupt den Empfang.

Verkleinert sich die Entfernung zwischen einer Schallquelle und dem Ohr, so findet eine Tonerhöhung statt, bei Vergrößerung der Entfernung eine Tonerniedrigung. Das Phänomen läßt sich z.B. beim Vorbeifahren einer pfeifenden Lokomotive beobachten. Es beruht darauf, daß bei näher kommender Schallquelle mehr Schwingungen in der Zeiteinheit das Ohr erreichen (Tonfrequenzerhöhung), als bei ruhenden Verhältnissen, umgekehrt bei der Entfernung der Schallquelle (Dopplersches Prinzip).

• Anmerkung: Beachtenswert ist hierbei, daß man ganz eindeutig erkennt, um einen 20 Hz Ton in einem beliebig großen Raum überhaupt hören zu können, muß man ca. 16m entfernt von der Quelle oder dem Lautsprecher stehen oder sitzen. Selbst bei einem 41Hz Ton sind es noch 8 lange Meter Abstand. Aus diesem Grund ist das riesige Orchestrion im Technikmuseum in Speyer etwas ganz Besonderes. Dort gibt es 16Hz Orgelpfeiffen, die man aber erst in einem richtig großen Abstand wirklich körperlich wahr nimmt. Und dann wackelt die ganze riesige Halle und der Boden zittert wie bei einem Erdbeben. Der Sound aus diesem hölzernen Kunst-Konstrukt eines "Musikinstrumentes" ist gewaltig und beeindruckend. Das vergessen Sie als Hifi-Fan nicht so schnell.

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Jedes Instrument (wie auch jede Stimme) hat eine bestimmte „Klangfarbe". Der gleiche Ton a klingt, auf der Trompete gespielt, anders als auf der Klarinette, anders auf der Violine oder der Flöte; das Klavier-a hat eine andere Klangfarbe als das Cembalo-a, usw.

Die Klangfarbe wird durch die oben erwähnten Obertöne, durch ihre Zahl und Art bestimmt. Bild 10 veranschaulicht die Schwingung einer Saite; die Grundschwingung ist bei a skizziert; schwächer schwingen die in ihrer Frequenz doppelt so hohen Obertöne (b), mit dreifach höherer Frequenz treten zusätzliche Obertöne, hervorgerufen durch das Schwingen der Saite in ihren Dritteln (c) auf.

Hinzu kommen, je nach dem Instrument, viele weitere Obertöne (Oberschwingungen), stets mit Frequenzen gleich ganzen Vielfachen der Grundfrequenz. - Von schwingenden Luftsäulen, wie sie in Blasinstrumenten oder bei der Orgel gegeben sind, gilt das gleiche, wie von den Schwingungen der Saiten von Saiteninstrumenten. In allen Fällen werden mechanische Schwingungen (seien es die von Saiten, von Zungen oder von Luftsäulen) in abstrahlende Schallwellen, manchmal sehr komplizierter Art, umgesetzt.

Obertöne werden auch „Harmonische" genannt. Die einen Vokal kennzeichnenden Obertöne nennt man „Formanten". Unter einem „Geräusch" versteht man das Zusammenwirken sehr vieler unharmonischer Einzeltöne. Ein „Knall" ist ein einzelner Schallstoß großer Schallstärke.

Die untere Waagerechte ist "logarithmisch" (und damit speziell komprimiert) unterteilt. Würde man sie „linear" (normal) in Hz-Werte teilen, so müßte man seitlich außerordentlich viel Raum zur Verfügung haben. Bei einer gewöhnlichen Maßleiter liegen stets gleiche Abstände zwischen den Werten, z.B. zwischen 1 und 2 und 3, oder zwischen 15 und 16 usw. Beim logarithmischen Maß wird zwischen einem Maßstrich und dem nächsten gleichwertigen Strich immer der zehnfache Wert erreicht (Bild 12 - weiter unten - zeigt zwei logarithmische Maßstäbe).

Will man eine derartige Maßskala über 1 hinaus nach kleineren Werten hin verlängern, um bis zu Null zu gelangen, so mißlingt das. Man kann Null nicht erreichen, weil zwischen den Strichen auch wieder das Verhältnis 1:10 herrschen muß. Man kommt also nach 1 (abwärts) beim nächsten gleichweit entfernten Strich auf 1/10, der nächste Strich liegt bei 1/100, der übernächste bei 1/1ooo; Null kann nie erreicht werden.
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In der grafischen Darstellung Bild 11 entspricht der Schalldruck Zahlenwerten, die in „db" angegeben sind, db ist eine Abkürzung für „Dezibel". (Das Dezibel ist der zehnte Teil eines „Bel").

Das Dezibel ist keine Maßeinheit wie etwa das Meter oder das Gramm, es läßt lediglich das Verhältnis zweier gemessener Werte zueinander erkennen (Dämpfungen, Lautstärken, Spannungen, Ströme, Leistungen usw.).

Zum Beispiel wird am Ausgang eines Verstärkers eine bestimmte Spannung gemessen: am Eingang wird eine andere, niedrigere Spannung ermittelt. Das Verhältnis der Eingangsspannung beträgt im Beispiel vielleicht 1 : 1000, entsprechend einer Verstärkung um das Tausendfache. - Das Dezibel gibt dieses Verhältnis nicht im natürlichen Zahlensystem, sondern logarithmisch an (Logarithmus des Spannungsverhältnisses).

Da es sich bei Dezibel-Angaben immer um Verhältniszahlen handelt, lassen sich die absoluten Größen aus diesen nicht direkt entnehmen (wie auch nicht aus den grafischen Darstellungen mit db-Angaben).
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Die Lautstärke wird bekanntlich in „Phon" angegeben. Das ist die Anzahl Dezibel (db) über eine bestimmte Schallstärke (Schallintensität), welcher der Wert null Phon zugeordnet wird.

Auf einer Konferenz im Jahre 1937 wurde diese Schallintensität mit 10-56 W/cm2 festgelegt. Sie entspricht einem effektiven Schalldruck von 2 x 10-4 Dyn/cm*. Leider hält man sich nicht überall an die Vereinbarungen, so daß oft zusätzliche Hinweise erforderlich werden, wie das hier in den grafischen Darstellungen der Bilder 11 und 13 geschehen ist.

Zwischen der Reizschwelle (untere Grenze der Schallempfindung) und Schmerzschwelle (obere Grenze der Schallempfindung) liegt das Hörgebiet, das in Bild 13 als Hörfläche erscheint. Der „Musikbereich" ist als kleinere Fläche [Grundtonbereich) in die erste eingezeichnet.
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