ELEMENTÆR AKUSTIK (læren om lyd)

Når en udspændt streng anslås, vil den svinge frem og tilbage. Strengens længde og dens spændthedsgrad vil bestemme antallet af svingninger (svingningen/tonens frekvens), som måles i Hz (Herz = antal svingninger per sekund).

Det menneskelige øre kan opfatte svingninger fra ca. 20 Hz op til ca. 16.000 Hz (hhv. en dyb og en høj tone). Nogle dyr kan høre endnu højere frekvenser (bruges fx i hundefløjter), og meget lave frekvenser kan måske snarere mærkes i kroppen end høres.
   En vilkårlig lyd er ikke nødvendigvis en tone (afhænger af svingningernes regelmæssighed), men det følgende handler om toner spillet på musikinstrumenter.

Ud over den (meget korte skrabe-)lyd det giver, når strengen anslås, vil også selve tonen være sammensat af en 5-6 forskellige toner i vekslende styrke, de såkaldte partialtoner.
   Disse toner fremkommer ved, at strengen deler sig i en række knudepunkter, som deler den dels midt over, dels i to gange dens halve længde; og i en fjerdedel over for tre fjerdedele af den samlede længde; etc. - kort sagt i mange forskellige dele, som hver for sig svinger med og hver svarer til en (anden) tone end den, der giver tonen navn.  Disse partialtoner vil somme tider være ganske svage, men generelt gælder det, at jo flere der er (jo mere sammensat tonen er), jo rigere klinger tonen.
   Til at forstærke det samlede spektrum af toner har fx guitaren en kasse, hvor lyden får samme løft i styrke, som når vi råber i en kælder.  Kassens længde skal passe med strengens længde (eller en del af strengens længde) for at forstærkningen kan lykkes.  Træsort og lakering m.m. kan også spille en rolle - man kan således godt høre forskel på en westernguitar og en spansk guitar og endda forskel på to klaverer, der spiller samme tone.

På et blæseinstrument er rørets længde også betydende for tonehøjden (tænk bare på en trækbasun) også selv om røret er krummet mange gange sammen som på en trompet; blandt andre bestemmende faktorer er rørets diameter.  Partialtonerne fremkommer ved, at luften i røret står og svinger frem og tilbage i dele af røret.

De toner, der således genereres "gratis" eller "af sig selv", når man spiller en given tone, forholder sig til hinanden på en særlig måde, som er uafhængig af instrumentet. Disse "natur"-toners indbyrdes afstand ses af nedenstående skema, vist for tonen C (numrene henviser til partialtonenr.):

C c g c' e' g' (b) c d (alle toner opad)
1 2 3 4  5 6   7   8 9 (10 . . . )

afstand: grundtone, +oktav, +kvint, +kvart, +s.terts, +lille terts, + uren stor sekund, + lille sekund...

Tilstedeværelsen og styrken af bestemte partialtoner er unik for hver enkelt "lydgiver" (foruden instrumenter fx. også stemmer, ofte mere individuelt præcist end et fingeraftryk; vi kan jo identificere andre mennesker vha. deres stemmer).  Nogle af partialtonerne kan være (næsten) fraværende, andre ret kraftige, måske endda kraftigere end første partialtone.  De er disse omstændigheder der gør at vi kan høre forskel på musikinstrumenter.

Fuldstændig "rene" toner (grundfrekvenser uden tilstedeværelse af andre partialtoner end den første) kan laves på maskine; et kendt eksempel er fjernsynets hyletone og telefonens klartone. I den modsatte ende af skalaen ligger begrebet "støj": jo flere frekvenser, der høres på samme tid, jo mere støjende opfattes lyden. En særlig kendt form for støj er den "hvide" støj, som udsendes af fjernsynet efter programslut. (Ligesom i forb.m. farver og deres blandinger har støj ofte farve-navne, fx sender man "lyserød" støj ud i kontorlandskaber).

Når nogle restauranter, supermarkeder og kontorlandskaber har baggrundsmusik, tjener det ofte flere formål.  Et af dem er, at musikken "hygger", en anden er at den dæmpede snak, der sandsynligvis vil være i lokalet, ikke høres tydeligt pga. musikken, hvorfor folk kan tale friere. En tredje er at de mange lydgivere i lokalet delvist ophæver hinanden:

To toner, hvis indbyrdes frekvensforhold ikke forholder sig som små hele tal (fx som 181:91 i modsætning til fx 2:1), vil nemlig delvist ophæve hinanden (det samlede lydbillede bliver svagere) - dette kaldes interferens - mens to toner, hvis frekvenser forholder sig som forholdet mellem to små tal, tilsammen lyder kraftigere end summen af deres styrke (konferens).

Dette skyldes, at visse af deres partialtoner har samme frekvens og derfor forstærker hinanden, samt at denne (nu kraftigere) tone selv genererer nye partialtoner.  Et lille kor, hvor den enkelte sanger synger rent, kan således lyde meget kraftigere end antallet lader ane.  Omvendt vil et stort kor, hvor de enkelte sangeres urene intonation ophæver hinanden, ikke lyde af meget.  Folk der lider af øreskaden "tinnitus" (der giver en konstant ringen i ørerne), kan få dæmpet en del af den generende tones lydstyrke når en "neutraliserende" tone sendes ind i øret på dem. 


Lyd vi ikke opfatter med øret

Selv om vi ikke kan høre en lyd, kan den godt være der alligevel og måske påvirke os -  alting står og svinger, fra elektronernes svirren omkring atomkernen i den hurtige ende til en stor bros langsomme duvende grundfrekvens (læg hertil de mange ekstra svingninger der dannes ved delinger).
   Mange har hørt om broer der styrtede sammen, ikke pga. uvejr eller metaltræthed, men når soldater marcherede hen over dem.  Hvis nemlig soldaternes marchfrekvens (fx skridt pr. minut) ramte en af broens frekvenser, "tippede" broen over.  Dette forhold er nu almindeligt kendt og soldater går derfor i individuelt skridtgang over broer.
   Tilsvarende udsender en kørende bil også lyde der er dybere end dem vi kan høre, men disse lyde og deres partialtoner kan godt genere os alligevel og fx give sig udslag i en særlig form for "køresyge".
   Endelig bør det nævnes at vores "balancenerve" og vores "hørenerve" er om ikke forbundet, så dog placeret tæt ved hinanden i øret.  Dette kan udnyttes i musikalsk sammenhæng således at et crescendo (gradvis stigende lydstryrke) får kroppen til at spændes uvilkårligt mod det forventede klimaks.

Erik Møldrup