Fachliche Definition

Aus physikalischer und technischer Sicht ist die Frequenz sehr präzise definiert:

Frequenz (f) – Kehrwert der Schwingungsdauer, zahlenmäßig gleich der Anzahl der Schwingungsperioden innerhalb von 1 Sekunde.

Die Einheit der Frequenz im SI-System ist das Hertz (Hz). Ein Hertz (1 Hz) bedeutet genau eine vollständige Schwingung (einen Wellenzyklus) pro Sekunde.

Akustik einfach erklärt

Wenn wir im vorherigen Artikel den Schalldruck mit der „Stärke“ oder „Kraft“ eines Schalls verglichen haben, dann ist die Frequenz seine „Höhe“ bzw. sein „Ton“.

Jeder Schall entsteht durch Schwingungen. Die dicke Saite eines Kontrabasses schwingt langsam. Die dünne Saite einer Violine schwingt außerordentlich schnell. Unsere Stimmbänder vibrieren, ebenso wie die Membran eines Lautsprechers. Die Frequenz beschreibt genau, wie schnell diese Schwingungen aufeinanderfolgen.

• Niedrige Frequenz = langsame Schwingungen = tiefer, voller Klang (Bass).

  • Beispiel: Das Geräusch eines Schiffsmotors, die tiefsten Tasten eines Klaviers (etwa 30–50 Hz).

• Hohe Frequenz = schnelle Schwingungen = hoher, schriller Klang (Sopran).

  • Beispiel: Vogelgesang, das Zischen von Schlagzeugbecken, das Quietschen von Bremsen (häufig über 2000 Hz, also 2 kHz).

Der Standardton „A“, der zum Stimmen der Instrumente im Orchester verwendet wird, hat eine Frequenz von genau 440 Hz. Das bedeutet, dass die Saite bzw. die Luft im Instrument in jeder Sekunde 440 vollständige Schwingungen ausführt.

Die Grenzen des menschlichen Gehörs

Unsere Ohren sind nicht in der Lage, alle möglichen Frequenzen wahrzunehmen. Der theoretische Hörbereich eines gesunden, jungen Menschen reicht von 20 Hz bis 20 000 Hz (20 kHz).

• Unterhalb von 20 Hz befindet sich der Infraschall. Wir können ihn nicht hören, bei hoher Energie jedoch als Vibrationen wahrnehmen. Er wird beispielsweise von Erdbeben oder Windkraftanlagen erzeugt.

• Oberhalb von 20 kHz beginnt der Ultraschall. Er ist für uns unhörbar, wird jedoch beispielsweise von Hunden, Delfinen oder Fledermäusen wahrgenommen und genutzt. Darüber hinaus findet er breite Anwendung in der Medizin (Ultraschalldiagnostik) und in der Industrie.

Es ist zu beachten, dass unsere Fähigkeit, hohe Frequenzen zu hören, mit zunehmendem Alter natürlicherweise abnimmt.

Fazit

Die Frequenz ist neben der Amplitude (dem Schalldruck) ein zentraler Parameter zur Beschreibung von Schall. Sie ermöglicht es uns, musikalische Töne zu unterscheiden, Sprache zu verstehen (die sich aus vielen verschiedenen Frequenzen zusammensetzt) und Schallquellen in unserer Umgebung zu identifizieren. Das Verständnis der Frequenz ist der erste Schritt zur Analyse komplexerer Phänomene wie des akustischen Spektrums oder der Klangfarbe.