Klangfärg: Övertonsinnehåll i en komplex ton

1 · Förutsäg

En musikton på 220 Hz låter annorlunda än en ren sinusvåg på 220 Hz — den har 'färg' eller klangfärg. Vad är egentligen annorlunda med dess ljudvåg?

• Tonen är bara en starkare version av samma rena 220 Hz-våg.
• Tonen har en annan grundtonhöjd än 220 Hz.
• Tonen är en blandning av grundtonen plus högre övertoner med olika styrkor.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Klangfärg och tryck på Återställ. Källan avger en grundton på 220 Hz blandad med specifika högre övertoner.
2. Aktivera visningen av övertonsspektrum hos observatören.
3. Läs för varje rad av amplituden hos den angivna övertonen relativt grundtonens amplitud.

3 · Samla data

Skissa spektrumet: ett stapeldiagram med amplitudförhållandet (y-axeln) mot övertonsnumret n (x-axeln) för n = 1 till och med 5, inklusive de övertoner som inte finns i din tabell (deras förhållande är 0).

4 · Analysera

1. Ange frekvensen för varje överton i din tabell som n × 220 Hz, och jämför dina noterade amplitudförhållanden med spektrumvisningen.
2. Den 2:a och 4:e övertonen har noll amplitud i denna ton, medan den 1:a, 3:e och 5:e (alla udda) finns med. Vad säger ett spektrum med bara udda övertoner om vågens form?

5 · Utvidga

1. En klarinetts ton domineras av udda övertoner, likt denna, medan en fiols ton även innehåller starka jämna övertoner. Förklara varför två instrument som spelar exakt samma grundtonhöjd (220 Hz) ändå låter helt olika.
2. En stämgaffel ger en nästan ren ton (bara grundtonen, inga högre övertoner). Hur skulle dess stapeldiagram för spektret skilja sig från detta experiments?

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik