Schwebungsphänomen - Interaktive Visualisierung

Interaktive Simulation demonstrierend Schwebungen mit echter Audioausgabe unter Verwendung von Web Audio API

Wellenform-Visualisierung

Ton 1 (f₁)

Frequenz: 440 Hz

Ton 2 (f₂)

Frequenz: 444 Hz

Kombinierte Wellenform (y₁ + y₂)

Schwebungsfrequenz: 4.0 Hz
Schwebungsperiode: 0.25 s

Schwebungshüllkurve

Die gestrichelten Linien zeigen die Amplitudenmodulationshüllkurve

Frequenzsteuerungen

Note: A4
Note: A4 + 4¢
Frequenzdifferenz (|f₁ - f₂|): 4 Hz
Schwebungen pro Sekunde: 4

Schnelle Voreinstellungen

Wellentyp

Mathematische Grundlagen

Welle 1

y₁ = A·sin(2πf₁t)

Welle 2

y₂ = A·sin(2πf₂t)

Superposition

y = y₁ + y₂

Schwebungsfrequenz-Formel

f_beat = |f₁ - f₂|

Wenn zwei Schallwellen mit leicht unterschiedlichen Frequenzen interferieren, erzeugen sie ein Schwebungsmuster. Die wahrgenommene Lautstärke oszilliert mit der Schwebungsfrequenz, die der absoluten Differenz zwischen den beiden Frequenzen entspricht.

Was ist eine Schwebung?

Schwebung ist ein Phänomen, das auftritt, wenn zwei Schallwellen mit leicht unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig abgespielt werden. Die Wellen interferieren konstruktiv und destruktiv in einem periodischen Muster, wodurch die wahrgenommene Lautstärke oszilliert. Diese Oszillationsrate wird Schwebungsfrequenz genannt und entspricht der Differenz zwischen den beiden Frequenzen: f_beat = |f₁ - f₂|.

Funktionsweise

Wenn zwei Töne mit den Frequenzen f₁ und f₂ zusammen gespielt werden, gehen sie periodisch in und außer Phase. In Phase verstärken sie sich gegenseitig (konstruktive Interferenz) und erzeugen einen lauteren Ton. Außer Phase heben sie sich teilweise auf (destruktive Interferenz) und erzeugen einen leiseren Ton. Dies resultiert im charakteristischen "wah-wah-wah"-pulsierenden Sound, den Musiker beim Stimmen von Instrumenten verwenden.

Praktische Anwendungen

  • Instrumentenstimmung: Musiker hören beim Stimmen auf Schwebungen. Wenn die Schwebungen verschwinden, sind die Instrumente gestimmt.
  • Klavierstimmung: Klavierstimmer verwenden Schwebungsfrequenzen, um Intervalle präzise zu stimmen und Obertöne zu prüfen.
  • Radar-Systeme: Schwebungsfrequenzen werden im Doppler-Radar verwendet, um Objektgeschwindigkeiten zu messen.
  • Musikproduktion: Leichtes Verstimmen von Oszillatoren erzeugt Schwebungen, die für dicke Synth-Sounds verwendet werden.
  • Heterodyne-Detektion: Radioempfänger verwenden Schwebungsfrequenzen, um Hochfrequenzsignale in hörbare Bereiche umzuwandeln.

Hör-Anleitung

Mit Langsamen Schwebungen Beginnen

Beginnen Sie mit einer Schwebungsfrequenz von 2-4 Hz (z. B. 440 Hz und 444 Hz). Sie werden den pulsierenden "wah-wah"-Effekt deutlich hören.

Auf Die Hüllkurve Hören

Konzentrieren Sie sich auf das gesamte Lautstärkemuster, nicht auf die einzelnen Töne. Die Schwebung ist die Amplitudenmodulation.

Schnelle Schwebungen Verschmelzen

Wenn die Schwebungsfrequenz über ~15 Hz steigt, verschmelzen die einzelnen Schwebungen und Sie nehmen einen neuen Ton wahr (Differenzton).