Quantenphysik multimedial: Spektrum der Gitarrensaite

Video

In diesem Video wird das Frequenzgemisch untersucht, aus dem sich der Klang einer schwingenden Gitarrensaite zusammensetzt.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II
  • Video

Beschreibung

Die Frage, ob das Spektrum ein eindeutiger Fingerabdruck des verwendeten Musikinstruments ist, lässt sich bereits an einem einfachen Beispiel klären: Einer einzelnen schwingenden Saite, dem sogenannten Monochord. Durch Anzupfen wird die Saite in Schwingung versetzt. Diese können wir aber nicht direkt hören. Nur wenn sich die schwingende Saite in Luft befindet, wird durch die Luftmoleküle die Schwingung als Druck- und Dichteschwankung mit Schallgeschwindigkeit bis zu unserem Ohr weitergetragen.

Mit einem Computer können wir den zeitlichen Verlauf der Schallwelle aufnehmen. Aus welchem Gemisch von Frequenzen der Klang der Saite besteht, verrät uns die Fourier-Transformation. Es fällt auf, dass es eine niedrigste Frequenz f0 gibt, den sogenannten Grundton. Weiterhin ergibt sich ein äquidistantes Spektrum, das heißt alle weiteren Amplituden haben doppelte, dreifache, vierfache oder allgemein n-fache Frequenz des Grundtons. Alle diese Obertöne ergeben - zusammen mit dem Grundton - das Spektrum der schwingenden Saite.

Projekt "Quantenspiegelungen"

Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

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In Kooperation mit

Institut für Didaktik der Physik - WWU Münster

Dieser Beitrag wird in Kooperation mit dem Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster angeboten.

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