Funktionsweise und akustische Prinzipien des Alphorns
Das Alphorn ist ein traditionelles Holzblasinstrument, das oft zwischen drei und vier Meter lang ist. Da es weder Ventile noch Klappen besitzt, nutzt es zur Erzeugung verschiedener Töne ausschließlich die Naturtonfolge. Seine Funktionsweise ist ein gutes Beispiel für die akustischen Gesetze, die Blasinstrumenten zugrunde liegen.
Wenn man ein Alphorn bläst, versetzt man die Luft im Rohr in Schwingungen. Diese Schwingungen breiten sich sehr schnell durch die Luft aus (ca. 343 m/s). Am Ende des Rohres angekommen, werden sie teilweise reflektiert. Die Hin- und Herbewegung dieser Schwingungen erzeugt eine sogenannte stehende Welle.
Die natürliche Harmonie
Wenn ein Musiker in das Alphorn bläst, regt er eine Luftsäule im Inneren des Rohrs an. Diese Säule vibriert gemäß einem grundlegenden Prinzip der Akustikphysik: der Bildung stehender Wellen. Ausgehend von einem Grundton (dem tiefsten erreichbaren Ton) erzeugt das Instrument dann höhere Töne, die natürliche Obertöne sind: Diese Töne entsprechen Frequenzen, die ein Vielfaches des Grundtons sind (2x, 3x, 4x usw.).
Ohne einen Mechanismus zur Tonhöhenverstellung wie bei modernen Hörnern kann der Musiker also eine ganze Reihe von Tönen einfach durch Veränderung der Lippenspannung (Ansatz) und des Luftdrucks spielen. Dieses Phänomen wird durch die Beschaffenheit des Rohrs und die Art und Weise, wie stehende Wellen in ihm interagieren, ermöglicht.
Die stehende Welle in einer Schallleitung
In einem an einem Ende geschlossenen Rohr (wie beim Alphorn, wo das Mundstück einen Punkt maximalen Drucks bildet) breitet sich der Schall in Form von Longitudinalwellen aus. Trifft eine Schallwelle auf das Ende des Rohres (den Schalltrichter), wird sie teilweise reflektiert und interferiert mit der einfallenden Welle. Diese Interferenz zwischen der einfallenden und der reflektierten Welle erzeugt eine sogenannte stehende Welle.
Die stehende Welle scheint sich nicht zu bewegen: Einige Punkte, sogenannte Knoten, bleiben bewegungslos, während andere, sogenannte Bäuche, maximalen Druckschwankungen ausgesetzt sind. Die Anzahl der Knoten und Bäuche im Rohr hängt von der erzeugten Frequenz ab. Je höher die Frequenz, desto mehr Knoten und Bäuche gibt es: Wir erreichen dann die höheren Harmonischen.
