Akustik

Die Akustik (von griechisch ἀκούειν (ausgesprochen: „akuein“) ‚hören‘ bzw. akoustikós, ‚das Gehör betreffend‘) ist die Lehre vom Schall und seiner Ausbreitung. Im Wissenschaftsgebiet sind eine Vielzahl damit zusammenhängender Gesichtspunkte enthalten, so die Entstehung und Erzeugung, die Ausbreitung, die Beeinflussung und die Analyse von Schall, seine Wahrnehmung durch das Gehör und die Wirkung auf Menschen und Tiere. Akustik ist ein interdisziplinäres Fachgebiet, das auf Erkenntnissen aus zahlreichen Fachgebieten aufbaut, unter anderem der Physik, der Psychologie, der Nachrichtentechnik und der Materialwissenschaft. Akustik wird auch (unscharf) in drei Teilgebiete unterteilt:

• Die physikalische Akustik (oft auch nur als „Akustik“ bezeichnet) umfasst insbesondere Teilgebiete der klassischen Mechanik,
• die physiologische Akustik behandelt Schallaufnahme und Schallübertragung in den Gehörorganen und
• die psychologische Akustik die Umsetzung der akustischen Nervenreizung in die Hörempfindung.

Zu den wichtigsten Anwendungen der Akustik gehören die Erforschung und Minderung von Lärm, das Bemühen, einen Wohlklang hervorzurufen oder eine akustische Information, etwa einen Ton, zu übertragen. Außerdem ist der Einsatz von Schall zur Diagnose oder zu technischen Zwecken eine wichtige Anwendung der Akustik.

Geschichte

Antike und Mittelalter

Als eine erste systematische Beschäftigung mit der Akustik gilt die Einführung von Tonsystemen und Stimmungen in der Musik im 3. Jahrtausend v. Chr. in China. Aus der abendländischen Antike ist eine wissenschaftliche Beschäftigung mit der Akustik unter anderem von Pythagoras von Samos (ca. 570–510 v. Chr.) überliefert, der den Zusammenhang von Saitenlänge und Tonhöhe beim Monochord mathematisch analysierte, manche ihm zugeschriebene Erkenntnisse, wie etwa Pythagoras in der Schmiede, sind allerdings eher als Legende einzustufen.

Im 8. Kapitel seines Werkes De Anima (Von der Seele) beschrieb Aristoteles um 350 v. Chr. den physikalischen Wellencharakter des Schalls als "räumliche Bewegung", "Erschütterung" und durch periodischen Druck erzeugtes "Ausdehnen und Zusammenziehen" der Luft, ebenso wie die Abhängigkeit des Schalls von einem Medium, in dem er sich ausbreiten kann, wie etwa Luft oder Wasser. Im um c. 290 v. Chr. entstandenen, früher Aristoteles und heute allgemein Straton von Lampsakos zugeschriebenen, allein in Auszügen im Kommentar zur Harmonielehre des Ptolemaios von Porphyrios überlieferten Werk De audibilibus (Von hörbaren Dingen) findet sich eine Abhandlung über die Abhängigkeit der Tonhöhe von der Schwingungsfrequenz der Schallwellen in der Luft.

Chrysippos von Soli (281–208 v. Chr.) beschrieb den Wellencharakter von Schall durch einen Vergleich mit Wellen auf der Wasseroberfläche. Der römische Architekt Vitruv (ca. 80–10 v. Chr.) analysierte die Schallausbreitung in Amphitheatern und vermutete die Ausbreitung von Schall als Kugelwelle. Er beschrieb ebenfalls die Wirkungsweise von Helmholtz-Resonatoren zur Absorption tieffrequenten Schalls.

Dem islamischen Gelehrten al-Bīrūnī wird für die Zeit um 1000 die Entdeckung zugeschrieben, dass der Schall sich um ein Vielfaches langsamer bewege als das Licht.