Schwebung

Schwebung ist ein akustisches Phänomen, das entsteht, wenn zwei Töne oder Schallwellen mit annähernd gleichen Frequenzen gleichzeitig wiedergegeben werden. Durch Überlagerung der beiden Wellen kommt es zu einer periodischen Veränderung der Gesamtempfindung, die als pulsieren der Lautstärke wahrgenommen wird. Die Schwebung tritt auf, weil die beiden Wellen in ihrer Phase abwechselnd verstärken und gegenseitig abschwächen.

Mathematisch lässt sich der erzeugte Schall als Summe zweier Sinuswellen beschreiben: s(t) = A1 cos(2π f1 t) + A2 cos(2π f2 t). Mit der Summenformel erhält man s(t) = 2 cos(2π favg t) cos(π Δf t), wobei favg = (f1 + f2)/2 und Δf = f2 − f1. Die amplitude Modulation wird durch die zweite Kosinuskomponente beschrieben. Die hörbare Schwebungsfrequenz ist die Differenz der Frequenzen Δf = |f1 − f2|; die Anzahl der Lautstärkewechsel pro Sekunde entspricht ungefähr diesem Wert.

Wahrnehmung und Grenzen: Bei kleinen Δf (einige Hz) klingt der Ton als monotones Pulsieren der Lautstärke, oft begleitet von wahrgenommenen Tonhöhen im Mittelwertbereich. Wenn Δf größer wird, bleiben Töne hörbar, jedoch wird das Schwebungs-Muster deutlich hörbar. Die Effektstärke hängt von den Amplituden A1 und A2 ab; bei gleichen Amplituden entsteht eine deutlichere Schwebung.

Anwendungen: Schwebungen dienen in der Musikstimmung zum Ab- bzw. Feinabstimmen von Instrumenten, da der Tonteilnehmer die Beats als Referenz für Frequenzunterschiede nutzen kann. In der Physik und Akustik wird das Phänomen oft zur Veranschaulichung der Superposition und Interferenz herangezogen.