Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

Die menschliche Stimme Bei der menschlichen Stimme werden im Kehlkopf Grund- und Obertöne produ- ziert. Davon wird, wie bei Musikinstrumenten, ein Teil durch Resonanz im Ra- chen-, Mund- und Nasenraum verstärkt. Die so verstärkten Frequenzbereiche be- zeichnet man als Formanten . Experiment: Die menschliche Stimme 55.1 E 2 Du brauchst: Ein Oszilloskop (oder ein geeignetes Computerprogramm, Hin- weise unter physikplus.oebv.at ) Produziere mit deiner Stimme verschiedene Töne und beobachte die Schwingun- gen am Oszilloskop bzw. am Monitor. Menschen und viele Tiere produzieren Laute, um sich zu verständigen. Im Laufe der Evolution hat sich der menschliche Stimmapparat (Kehlkopf und Mundhöhle) so weiterentwickelt, dass es dem Menschen möglich ist, sich in einer differen- zierten Sprache zu verständigen. Die Lautproduktion beim Menschen erfolgt im Kehlkopf. Verantwortlich für die Stimmbildung sind zwei Gewebefalten innerhalb des Kehlkopfs, die Stimmlippen mit den Stimmbändern. Die Stimmbänder gehen von der Innenfläche des Schild- knorpels aus und verlaufen nach hinten entlang des Randes der Stimmlippen zu den Stellknorpeln. Die Stellknorpel sind „Befestigungsstellen“ für mehrere kleine Muskeln, die so die Stimmbänder bewegen können. Zwischen den beiden Stimm- bändern befindet sich die Stimmritze. Die Stimmbänder werden durch den aus der Lunge aufgebauten Luftdruck ausei- nander gedrückt und lassen die Luft passieren. Dadurch wird der Druck abgebaut und die Stimmbänder verschließen die Passage wieder, bis der erneut aufgebaute Druck sie wieder öffnet. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch, und bei je- dem Öffnen geht ein neuer Impuls an die umgebende Luft. Je stärker Stimmbän- der gespannt sind, desto größer sind die Frequenz und damit die Tonhöhe. Die Schwingungen der Stimmbänder öffnen und schließen den Durchlass für die aus- strömende Luft. Der im Kehlkopf produzierte Klang (Grundton und Obertöne) bringt die Luft im Rachen-, Mund- und Nasenraum zum Schwingen. Wie bei ei- nem Musikinstrument wird durch Resonanz ein Teil der Töne gedämpft, ein an- derer verstärkt. Es entstehen die unterschiedlichen Laute der Sprache bzw. die Singstimme. Der Ultraschall Der Frequenzbereich, den das menschliche Ohr wahrnehmen kann, erstreckt sich von ca. 20Hz (untere Hörgrenze) bis zu ca. 20 000Hz (obere Hörgrenze). Der Schall, dessen Frequenz unter 20Hz liegt, heißt Infraschall und der Schall, dessen Fre- quenz über 20 000Hz liegt, wird Ultraschall genannt. Ultraschall wird je nach Material an Hindernissen reflektiert, vom Material absor- biert oder tritt durch dieses hindurch. Wie bei anderen Wellen kann Brechung, Beugung oder Interferenz auftreten. Ultraschallwellen transportieren wegen ihrer hohen Frequenzen selbst bei gerin- ger Amplitude große Energiemengen. In der Technik und der Medizin gibt es für Ultraschall zahlreiche Anwendungen. Dabei nutzt man das Echolotverfahren zur Bestimmung von Entfernungen oder man nutzt die hohe Energie des Ultraschalls zur Zerstörung, etwa von Bakterien. Ein Echolot sendet kurze Ultraschallimpulse aus und misst die Zeit, die das Schall- signal benötigt, um ein Hindernis zu erreichen und von dort als Echo zum Aus- gangspunkt zurückzukehren. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel Meerestie- fen messen, U-Boote oder Fischschwärme orten. Aber auch Materialien können geprüft werden. Bei fehlerfreien Materialien werden die Schallwellen nämlich nur an der Oberfläche reflektiert. Sind dagegen Unregelmäßigkeiten, wie etwa Luftein- schlüsse, vorhanden, so kommt es zu weiteren Reflexionen, die an einem entspre- chend eingerichteten Oszilloskop sichtbar gemacht werden können. Auch in der Stimmritze Stimmritze verengt Stimmband a) b) Stellknorpel Schildknorpel 55.1 Der Kehlkopf mit geöffneten Stimm- bändern 55.2 Ultraschallwellen werden an Organ- grenzen reflektiert. Dieses Bild entstand bei der Untersuchung einer schwangeren Frau. 55 | WELLEN Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv