Schallwellen

Es gibt zwei verschiedene Wellenformen:

Querwellen (Transversalwellen):

Die Teilchen des übertragenden Mediums bewegen sich im 90°- Winkel (quer) zur Ausbreitungsrichtung des Schalls.
(Sie schwingen "auf und ab" oder nach "links und rechts".)

Längswellen (Longitudinalwellen):

Die Teilchen des übertragenden Mediums bewegen sich entlang (längs) der Ausbreitungsrichtung des Schalls.
(Sie schwingen "vor und zurück".)

In festen Körpern breitet sich Schall mit Transversalwellen aus,
in Flüssigkeiten wie in Gasen mit Longitudinalwellen.

Im Vakuum ist Schall nicht möglich.

Grafische Darstellung von Schallwellen

Die Eigenschaften einer Schallwelle können mit einer Grafik genau dargestellt werden. Hierzu wird die Bewegung der schwingenden Teilchen in ein Koordinatensystem eingetragen, unabhängig davon, ob es sich um eine Transversal- oder eine Longitudinalwelle handelt. Dabei entspricht der y-Achse die Abweichung der schwingenden Teilchen aus der Ruhelage ( Elongation e), die x-Achse kann die Zeitachse sein ( t ) oder die Längenachse ( m ).

Es sind relevant:
- Die Frequenz f - die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Sie wird von der Tonhöhe beeinflusst.
(Die Einheit für die Frequenz ist Hertz [Hz].)
- Die Periode - die Form der Schallwelle (in der Grafik unten rot), die der Bewegung des Teilchens entspricht.
Sie wird von der Klangfarbe beeinflusst.
- Die Amplitude A - der größte Schwingungsausschlag des Teilchens. Je größer die Amplitude, desto lauter der Schall.
(Die Einheit für die Lautstärke ist Dezibel [dB].)
- Die Phase - beschreibt, zu welcher Zeit an welchem Ort der Welle sich das Teilchen befindet, d.h seinen momentanen Schwingungszustand
(in der Grafik unten grün, x: drei unterschiedliche Phasenzustände).
- Die Wellenlänge λ - der komplette Durchlauf einer Schwingungsperiode zwischen zwei gleichen Phasen.
(Die Einheit für die Wellenlänge ist Meter [m] ).
Die Y-Achse, die die Amplitudenhöhe verdeutlicht ist die Elongationsachse. Die X-Achse kann die Zeitachse sein, dann zeigt sie die Frequenz der Welle, oder die Längenachse, dann zeigt sie die Wellenlänge.

Die Anzahl der durchlaufenen Wellenlängen pro Sekunde entspricht der Frequenz des Tones.

Die oben abgebildete Schallwelle entspricht einem Schall mit nur einer Frequenz. Hat der Mensch nicht seine Finger im Spiel, kommt ein solcher Schall so gut wie nie vor.