239. Warum giebt eine dickere Violinsaite einen tieferen Ton als eine dünnere, und warum giebt dieselbe Saite einen höheren Ton, wenn sie stärker gespannt wird, oder wenn man sie verkürzt?
Weil die Höhe eines Tones von der Zahl der Schallwellen abhängt, welche in einer Secunde in unser Ohr gelangen und von demselben empfunden werden, der Ton einer Saite also um so höher ist, je schneller sie schwingt, oder je mehr Schwingungen sie in derselben Zeit macht, eine Saite aber um so mehr Schwingungen macht, je dünner, je kürzer oder je mehr angespannt sie ist. Eine Saite, welche die Octave giebt, macht doppelt so viele Schwingungen in der Secunde, als eine Saite, welche den Grundton giebt. Im Allgemeinen beginnt unsere Tonempfindung erst bei 30 bis 40 Schwingungen in der Secunde und hört bei 5000, höchstens 9000 Schwingungen auf; besonders geübte und feinfühlende Ohren hören nach Helmholtz noch Töne von 76000 Schwingungen in der Sekunde. In der Musik kommt es aber weniger auf die absolute Höhe der Töne als auf ihre Verhältnisse oder Intervalle an. Die einfachsten Intervalle bilden diejenigen Töne, welche 2, 3, 4, 5 … mal so viel Schwingungen machen, als ein anderer Ton, den man den Grundton nennt, also die harmonischen Obertöne des Grundtons. Die nächsteinfachen Verhältnisse sind die von 3 : 2 und von 5 : 4, und solche Töne, welche 3/2 oder 5/4 mal so viel Schwingungen machen, als der Grundton, nennt man die Quinte und die Terz des Grundtons. Auch die Töne, welche 4/3 und 5/3 mal so viel Schwingungen als der Grundton enthalten, die Quarte und die Sexte, klingen noch befriedigend mit dem Grundton zusammen. Solche Töne, welche zusammen einen angenehmen Eindruck auf das Gehör machen, nennt man consonirend, und ihren Zusammenklang selbst Consonanz. Töne, deren Schwingungszahlenverhältniß zum Grundton nicht mehr einfach ist, bilden Dissonanzen.
240. Warum giebt eine längere Pfeife einen tieferen Ton als eine kürzere?
Weil es in jeder Pfeife die durch das Einströmen eines schmalen Luftstroms hervorgebrachte schwingende Bewegung der eingeschlossenen Luftsäule ist, welche den Ton erzeugt, und weil die Höhe dieses Tones von der Zahl der in einer Secunde gemachten Schwingungen abhängt, diese aber im umgekehrten Verhältniß zur Länge der Pfeife steht. Wenn, wie bei der Flöte, die Wände einer Pfeife mit Oeffnungen versehen sind, welche geöffnet und geschlossen werden können, so ist die erste nicht geschlossene Oeffnung als das Ende der Pfeife anzusehen und die Höhe des Tones dem Abstande der Oeffnung vom Mundloch entsprechend. Man begreift daher, wie sich durch Oeffnen und Schließen der Seitenlöcher der Ton erhöhen und erniedrigen läßt.
Fig. 48.
241. Warum kann man eine ausgeschnittene Gänsegurgel noch zum Tönen bringen, wenn man hineinbläst?
Weil das in der Gurgel liegende Stimmorgan der Gans, wie der meisten Thiere und auch des Menschen, eigentlich eine Pfeife ist, in welcher der Ton durch die Schwingungen zweier elastischer Bänder erzeugt wird, die zwischen sich nur eine schmale Spalte, die Stimmritze, für den durchgehenden Luftstrom freilassen. Das Stimmorgan hat die meiste Aehnlichkeit mit einer sogenannten Zungenpfeife, wie wir sie in der Kindertrompete kennen, bei welcher der eingeblasene Luftstrom ein elastisches Blättchen in Bewegung setzt, welches seine schwingende Bewegung dann der in der Pfeife eingeschlossenen Luftsäule mittheilt. Bei dem Stimmorgan des Menschen bildet die Lunge nur den Blasebalg, die Luftröhre das Windrohr, während der Kehlkopf das eigentliche Instrument ist, das in seinem obersten Theile die tönende Zunge enthält, und Rachen und Mund nur als Schallbecher dienen. Der Kehlkopf besteht aus dem obersten Ringe der Luftröhre oder dem Ringknorpel, dem Schildknorpel oder Adamsapfel und den zwei durch Muskeln beweglichen Gießkannenknorpeln. Die Schleimhaut der Luftröhre geht in dem Kehlkopf in ein sehr elastisches Gewebe über, das von der Vorderkante des Schildknorpels sich in zwei halbkreisförmigen Abtheilungen, die man Stimmbänder nennt, nach hinten zu den Gießkannenknorpeln zieht. Bei gewöhnlichem Athmen liegen diese beiden Häute schlaff über einander und schließen den Zwischenraum, so daß das Athmen nur durch eine schmale Fortsetzung dieses Zwischenraums zwischen den zwei Gießkannenknorpeln, die Athemritze, geschieht. Bei der Tonbildung dagegen schließt sich die Athemritze, die Stimmbänder werden straff gespannt und ihre Ränder liegen fest aneinander, so daß nur ein feiner, grader Spalt, die Stimmritze, übrig bleibt. Indem der Luftstrom durch diese hindurchgeht, versetzt er die Stimmbänder in Schwingungen, welche sich auf die Luftsäule in der Rachen- und Mundhöhle übertragen. Die Höhe des Tons hängt also hauptsächlich von der Spannung und der Länge der Stimmbänder ab.