121 - Akustische Hohlraumschwingungen

Zur Beantwortung dieser Fragen wird ein Meßmikrofon in den Hohlraumresonator (hier ein Rundkolben aus Glas) gehalten, das die darin auftretenden Geräusche aufzeichnet. Das Mikrofonsignal (zeitabhängige Spannung) wird am Computer dargestellt und dann einer Fouriertransformation unterzogen. Diese liefert das Schallfrequenzspektrum im Resonator.

Es zeigt sich, dass akustische Resonatoren (sogenannte Helmholtz-Resonatoren) Eigenfrequenzen besitzen, die nur von ihrer Größe (Volumen, Öffnungsdurchmesser usw.)abhängt. Aufgrund der hohen Resonatorgüte genügt bereits der normale Geräuschpegel der Umgebung zur Anregung einer harmonischen Schwingung, die sich im Spektrum deutlich als Peak über das Untergrundsignal erhebt. Es gibt keine Oberfrequenzen. 

Es wird getestet, wie sich die Resonanzfrequenz mit dem Hohlraumvolumen ändert (vergleiche das Pfeifen auf einer leeren bzw. teilweise gefüllten Flasche) und welchen Einfluß die Dämpfung auf das Ergebnis hat. Desweiteren wird der Einfluss der Abtastfrequenz des Mikrofonspannungssignals auf die richtige Darstellung des Frequenzspektrums untersucht (Aliasing oder Sampling-Theorem).

Versuchsaufbau: