Chladnische Klangfigur

Chladnische Klangfiguren sind Muster, die auf einer mit Sand bestreuten dünnen Platte (am besten aus Metall) entstehen, wenn diese in Schwingungen versetzt wird. Dieses geschieht, indem die Platte an einer Kante mit einem Geigenbogen bestrichen oder einer schwingenden Stimmgabel berührt wird.

Beispiele für Chladnische Klangfiguren für quadratische Platten. Aus E.F.F.Chladni "Die Akustik".

In Folge von Eigenresonanzen beginnt die Platte mit einer ihrer Moden zu schwingen. Der Sand wird beim Tönen der Platte von den vibrierenden Partien regelrecht weggeschleudert und wandert zu den Stellen, an denen keine oder schwächere Schwingung auftritt. Auf diese Weise werden die Knotenlinien von stehenden Wellen sichtbar gemacht, die sich auf der Platte ausbilden.

Chladnische Klangfiguren sind benannt nach Ernst Florens Friedrich Chladni, der 1787 die Schrift „Entdeckungen über die Theorie des Klanges“ veröffentlichte, in der er Klangfiguren darstellt und beschreibt, wie man sie erzeugen kann.

Die Menschen waren von den Mustern so sehr fasziniert, dass Chladni seinen Lebensunterhalt mit dem Auftreten als Lehrer und Referent über seine Figuren verdienen konnte und selbst Napoleon sagte: „Dieser Mann lässt die Töne sehen.“

Auf diesen Erkenntnissen aufbauend, konstruierte der amerikanische Gelehrte Holbrook Curtis den sogenannten Tonographen, mit dem diese Klangmuster fotografisch festgehalten werden konnten. Der Apparat bestand aus einer metallischen Röhre, die nach Art eines Hornes nach aufwärts gebogen war und oben einen Schalltrichter trug, auf dem eine Membran gespannt war. Auf dieser wurde ein feines Gemisch von Salz und Schmirgel aufgebracht und gleichmäßig in der Größe eines Kronenstückes ausgebreitet. Wenn nun Töne in die Röhre hineingesungen wurden, bildete das pulvrige Gemisch die bekannten chladnischen Figuren, die mittels neuester fotografischer Technik festgehalten wurden. In einer im Jahre 1897 erschienenen Aussendung des Patentbüros J. Fischer in Wien hieß es: „Die Bilder können als Modelle für Gesangsübungen dienen, die der Schüler, der in einen gleichgestalteten Apparat singt, durch Bringen desselben Tones, zu erreichen streben muss.“

Anwendung

Chladni Moden einer Gitarrendecke

Im Musikinstrumentenbau wird vereinzelt auf diese Methode zurückgegriffen. Dabei wird beispielsweise die Gitarren- oder Geigendecke von einem Lautsprecher, der mit einem Frequenzgenerator verbunden ist, angeregt. Die Platte muss freischwingend gelagert werden. Um später ein optimales Schwingungsverhalten der Decke zu erreichen, muss die der jeweiligen Frequenz zugeordnete Mode (Form des Sandgebildes) möglichst erreicht werden (siehe Abbildung).

Weblinks

• Töne für's Auge...? oder die Klangfiguren des E.F.F. Chladni
• Chladni Figures and Vibrating Plates - engl. -Java-Applet
• Eigenschwingungsformen von runden Platten
• Größere Bilder von Klangfiguren und Versuchsaufbau der Universität Ulm
• Beitrag zu den Versuchen über die Klangfiguren schwingender Fläche.
• Chladnische Klangfiguren bei Leifiphysik
• Entdeckungen über die Theorie des Klanges, MPIWG Library Collection