Frequenz (Tonhöhe)
Frequenz (Tonhöhe)
Die Frage „Was ist Frequenz (Tonhöhe)?“ lässt sich in der Physik klar beantworten: Die Frequenz gibt an, wie viele Schwingungen (Sinustöne) pro Sekunde stattfinden. Das Maß ist Hertz (Hz); ein Wert von 1 Hz bedeutet eine volle Schwingung pro Sekunde. Für Menschen ist dieses Maß unmittelbar hörbar, weil jede Veränderung der Schwingungszahl unsere Wahrnehmung von Tonhöhe beeinflusst.
Grundlagen und Definition
- Schallquelle & Schwingungsdauer
Wird eine Membran, Saite oder Stimm-appel in Bewegung versetzt, entsteht Schall. Die Schwingungsdauer (Periodendauer) ist der Kehrwert der Frequenz; bei 440 Hz – dem Kammerton a – beträgt sie rund 2,27 ms. - Amplitude & Lautstärke
Die Frequenz beschreibt Tonhöhe; die Amplitude (Ausschlag) definiert dagegen die Lautstärke in Dezibel. Beide Größen wirken im Ohr-Gehirn-System zusammen und bestimmen, ob ein Geräusch als leise, laut, tief oder hoch wahrgenommen wird.
Hörbereich & Psychoakustik
| Bereich | Frequenz (Hz) | Wahrnehmung / Verwendung |
|---|---|---|
| Infraschall | < 20 | unhörbar; Bau- & Umwelt-Signals |
| Tiefe Töne | 20 – 100 | Bass-Drum, Gewitter, Maschinen |
| Sprache & Alltag | 100 – 5 000 | Konsonanten, Vokale, Telefon-Audio |
| Musik-Obertöne | 5 000 – 15 000 | Brillanz, „Luftigkeit“ in Aufnahmen |
| Ultraschall | > 20 000 | Medizin, Reinigung, Sensorik |
Mit zunehmendem Alter sinkt die obere Hörgrenze oft auf 15 kHz. Die Psychoakustik zeigt zudem, dass gleiche Dezibel-Werte bei tieferen Tönen subjektiv leiser erscheinen.
Frequenz in Musik & Notenlehre
- Frequenzverhältnisse
Ein musikalisches Intervall ist ein festes Verhältnis zweier Frequenzen. Die Oktave entspricht 2 : 1, die Quinte 3 : 2, die Terz 5 : 4.
C-Dur-Tonleiter – Beispiele
| Taste | Note | Frequenz (Hz) |
|---|---|---|
| c | C4 | 261,63 |
| d | D4 | 293,66 |
| e | E4 | 329,63 |
| f | F4 | 349,23 |
| g | G4 | 392,00 |
| a | A4 | 440,00 |
| h/b | B4 | 493,88 |
| c´ | C5 | 523,25 |
Diese Tabelle zeigt, wie feste Zahlen-Werte die Tonleiter strukturieren. Viele Musiker nutzen eine App-Stimmgabel oder ein digitales Stimmgerät, um exakt 440 Hz zu erzeugen und alle Saiten daran auszurichten (Stimmung).
Frequenz & Raumakustik
Tiefe Bass-Töne (< 100 Hz) haben Wellenlängen von mehreren Metern. Sie durchdringen Wände leichter und bilden stehende Wellen; herkömmliche Wand- oder Deckenpaneele absorbieren sie nur begrenzt. Hohe Frequenzen (> 1 kHz) weisen Zentimeter-Wellenlängen auf, werden stärker reflektiert oder geschluckt und beeinflussen Nachhallzeiten deutlich.
Gut abgestimmte Akustikpaneele decken vor allem das mittlere und hohe Spektrum ab – ideal für Sprache, Musik und Alltagsgeräusche. Für sehr tiefe Frequenzen kommen ergänzende Bassfallen zum Einsatz, um ein ausgewogenes Klang-Bild zu erzielen.
Messung & Praxis
- Frequenz-Analyse erfolgt mit Audio-Apps oder Mess-Mikrofonen, die das Frequenzspektrum in Echtzeit als Liste oder Bild (Spektrogramm) darstellen.
- In Tonstudios vergleicht man Soll- und Ist-Werte, um Abweichungen in der Stimmung zu erkennen.
- In Fertigungshallen dient die Analyse tiefer Geräusche der Maschinenwartung, weil bestimmte Schwingungen auf Verschleiß hinweisen.
