Musik und Physik

Die Grundlagen nehmen einen großen Bereich in Anspruch, da er viele Begriffe beinhaltet, die zum Musikverständnis beitragen. So z.B. Höreindrücke wie Schall, Geräusch, Klang, Ton, Tonhöhe und Tonstärke, aber auch Begriffe wie Quer- und Längsschwingungen.

Zu den Grundlagen gehören auch die Obertonreihe mit ihren Frequenzverhältnissen und alle Kirchentonarten, wobei die ionische und äolische den heutigen Tonleitern entsprechen. Ferner gehören Quintenzirkel, Konsonanz, Dissonanz, die diatonische-, chromatische- und die Dur- und Moll- Tonleiter zum Alltag. Auf die pythagoreische Tonleiter, das syntonische- und pythagoreische Komma und spezielle Frequenzverhältnisse wird eingegangen.

Musikalische Stimmungen, wie die pythagoreische, mitteltönige, reine- und temperierte, sowie der Vergleich der beiden letzten werden erklärt, aber auch das Cent-System und der Tritonus. Ferner zeigt eine Tabelle den Frequenzbereich des Klaviers an.

Der zweite Abschnitt befasst sich mit Musikinstrumenten. Hier werden sie klassifiziert nach den physikalischen Grundlagen der Tonerzeugung und nach Art ihrer Spielweise. Bilder und graphische Darstellungen der Ton - und Frequenzbereiche einiger Orchesterinstrumente sind farblich dargestellt. Die Frequenzverläufe in Richtung höherer Töne folgen nach einem Exponentialgesetz. Der Periodenverlauf, das Obertonspektrum, Bereichswerte von Formanten der Musikinstrumente und der menschlichen Stimme sind in Diagrammen dargestellt. Das Prinzip einer einfachen Orgel und der Aufbau eines Sinfonieorchesters sowie einer Big-Band beendet den Abschnitt.

Der dritte Abschnitt befasst sich mit Erzeugung und Verbreitung von Musik. Elektromagnetische Wellen entsenden Musik über Rundfunk und Fernsehen. Von Schwingungen (so gibt z.B. das Metronom durch seine Schwingung den Takt an) über Wellen bis Schall tauchen Begriffe wie Schallgeschwindigkeit, Schallpegel, Lautstärke und Hörfläche auf.

Transversale und Longitudinale Schwingungen beherrschen die Musik. Tonstudios sind Voraussetzungen für die Aufzeichnung und Weiterleitung von Musikdarbietungen. Tonfrequenzen werden den hochfrequenten Sendefrequenzen aufgeprägt, was man als Modulation bezeichnet. Hier unterscheidet man zwischen Amplituden- und Frequenzmodulation, wobei Begriffe wie Frequenzhub, Bandbreite und Stereophonie dazu gehören.