Klingt meine Stimme wirklich so?

 Du kennst das bestimmt auch: Du schickst jemandem eine Sprachnachricht und wenn du dir diese selbst nochmal anhörst, klingt deine Stimme anders als sonst.

 Hi, ich bin Havoc. Ich hab keinen Doktortitel, beschäftige mich aber trotzdem mit alltäglichen Phänomenen, bei denen wir uns öfter fragen, wie sie entstehen. Heute erkläre ich dir, warum deine Stimme in Aufnahmen anders klingt, während andere Menschen immer gleich klingen.

Übrigens: Für andere Menschen klingst du auch immer gleich! 

Liegt es am Handy?

Kurze Antwort: Nein, es liegt nicht am Handy. Du hast zwar vielleicht schon mal was vom Mobile-Phone-Effect gehört, aber da geht es um was ganz Anderes (nämlich die Frequenzübetragung bei Telefonaten, das interessiert uns jetzt grad aber nicht). Deine Stimme klingt ja nicht nur bei Sprachnachrichten seltsam, sondern bei jeder Aufnahme. Das Zauberwort ist hier die Schallübertragung. Genauer geht es darum, auf welchem Weg dieser Schall übertragen wird.

Luftleitung vs. Knochenleitung

Schall breitet sich wellenförmig aus. Die Schallwellen, die unsere Ohrmuschel (die wie ein Trichter funktioniert) auffängt, gelangen dann durch den äußeren Gehörgang an unser Trommelfell. Das ist die Grenze zum Mittelohr. Das Trommelfell wird dadurch in Schwingung versetzt.

Im Mittelohr haben wir dann die drei Gehörknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel (die gehören übrigens zu den kleinsten Knochen im menschlichen Körper). Die drei winzigen Knochen sind miteinander und mit dem Trommelfell verbunden. Dadurch, dass das Trommelfell durch die Schallwellen schwingt, bewegen sich auch die Gehörknöchelchen.

An der Grenze zum Innenohr wird diese Bewegung durch das ovale Fenster an die Gehörschnecke übertragen. Dort werden die Schwingungen in Signale umgewandelt, die das Gehrin verarbeiten kann.

Wenn wir uns mit einem Menschen unterhalten, hören wir die Stimme des Gesprächspartners ganz normal. Der Sprachschall wird hier über Luftleitung übertragen.

Bei der Luftleitung kommt im Innenohr nur der Schall an, der sich den Weg durch unseren äußeren Gehörgang gebahnt hat. 

Wenn wir jetzt aber selber sprechen, passiert noch zusätzlich etwas Anderes:

Durch das Sprechen, also wenn die Luft im Kehlkopf in Schwingung versetzt wird, beginnt auch unser Körper zu schwingen. Nicht so, dass man es sieht, also du fängst nicht an zu wackeln oder so. Aber zumindest so, dass dein Innenohr, also der Teil, in dem die Schwinungen in Signale für das Gehirn umgewandelt werden, es bemerkt. Da über die Knochenleitung vor allem tiefe Töne übertragen werden, hört sich deine Stimme für dich selbst "satter" an.

Die Knochenleitung ist übrigens auch dafür verantwortlich, dass du dich selbst noch laut sprechen hörst, obwohl du dir die Ohren zuhältst.

Was hat das jetzt mit der Tonaufnahme zu tun?

Wenn du deine Stimme in einer Aufnahme hörst, ist es so, als würde ein anderer Mensch mit dir sprechen. Die Schallquelle, also das, was die Schallwellen verursacht, ist nicht in deinem Körper, kann also deine Muskeln und Knochen nicht in Schwingung versetzen. Du hörst deine eigene Stimme dann nur über die Luftleitung - genau so, wie dich jeder andere Mensch auch hört. Du musst dir also keine Sorgen machen, dass sich deine Sprachnachrichten für den Empfänger komisch anhören - der hört deine Stimme genauso wie immer!

Fun Fact

Dieses Thema stammt übrigens tatsächlich aus meinem Studium. Phonetik ist ein Teilbereich der Linguistik und mit der Akustik/akustischen Phonetik wird hier eine Brücke zur Physik geschlagen!

 

Na, bist du jetzt wieder schlauer geworden oder wusstest du das vorher schon? Welches Phänomen soll ich als nächstes unter die Lube nehmen?
 

Wie entstehen Seifenblasen eigentlich?

Moment mal... Wir wissen jetzt, warum Seifenblasen bunt schillern. Schön. Aber wie entstehen sie?

 

Eine Seifenblase ist im Grunde ein hauchdünnes „Wasser-Sandwich“, das von Seifenmolekülen zusammengehalten wird und Luft einschließt.

 

1. Das Problem mit reinem Wasser

Wasser hat eine starke Oberflächenspannung. Die Wassermoleküle ziehen sich gegenseitig deshalb sehr fest an. Versucht man, eine reine Wasserblase zu pusten, zieht sich das Wasser sofort zu einem Tropfen zusammen und platzt.

2. Die Seife als Stabilisator

Gibt man Seife (Spülmittel/Tenside) ins Wasser, verändern die Seifenmoleküle das Spiel. Ein Seifenmolekül hat zwei unterschiedliche Enden:

•     Der Kopf: liebt Wasser (hydrophil).
•     Der Schwanz: wächst vom Wasser weg (hydrophob).

 Der hydrophile, wasserliebende Kopf verbindet sich also mit dem Wasser, während der Schwanz eigentlich vom Wasser weg will (aus diesem Grund reinigt Seife übrigens auch, falls ihr euch das schon mal gefragt habt).

In der Haut einer Seifenblase ordnen sich diese Moleküle automatisch so an:

1.     Eine Schicht Seifenmoleküle zeigt nach außen zur Luft. Die Schwänze wollen ja weg vom Wasser.
2.     Eine Schicht zeigt nach innen zur eingeschlossenen Luft, ebenfalls weg vom Wasser, nur halt ins Innere der Seifenblase.
3.     Zwischen diesen Seifenmolekülen bleibt jetzt eine mikroskopisch dünne Schicht (ca. 100-1000nm) Wasser gefangen.

    Die Seife schwächt dadurch die starke Oberflächenspannung des Wassers genau so weit ab, dass sich die Flüssigkeit dehnen lässt, ohne sofort zu reißen.

Warum sind Seifenblasen immer kugelrund?

Sobald die Blase von der Pustehilfe abhebt, schließt sie sich. Die Oberflächenspannung versucht, die Hülle so weit wie möglich zusammenzuziehen. Die Form, die bei einem bestimmten Luftvolumen die kleinstmögliche Oberfläche hat, ist die perfekte Kugel.

 

Na, seid ihr jetzt ein bisschen schlauer oder habt ihr das schon gewusst? Welches Phänomen soll ich als nächste für euch unter die Lupe nehmen? Lasst es mich in den Kommentaren wissen! 

Warum schillern Seifenblasen bunt? (Interferenz einfach erklärt)

Hast du dich eigentlich schon mal gefragt, warum eine Seifenblase bunt schillert? Woher kommt die Farbe? Magie? Gefärbtes Wasser?

Ist das Magie? Nein, einfache Physik! 

 

Hi, ich bin Havoc. Ich habe keinen Doktortitel, aber ich habe eine ungebrochene Liebe für die Dinge, die wir täglich sehen, aber selten verstehen. Heute klauen wir der Wissenschaft ihr elitäres Kleid und schauen uns an, warum eine simple Seifenblase im Sonnenlicht schillert wie ein flüssiger Regenbogen. Spoiler: Es ist keine Magie. Es ist nämlich simple PHYSIK!

Aber was passiert hier eigentlich genau? Das schauen wir uns jetzt mal an.

Die zwei Grundlagen des Lichtes: Spektralfarben und Lichtwellen

 

Dazu muss man vor allem zwei Dinge über das Sonnenlicht wissen:  

1. Was sind Spektralfarben? 

Das Sonnenlicht, das uns weiß oder farblos erscheint, ist eigentlich gar nicht weiß – es enthält alle Farben. Das kannst du z. B. bei einem Regenbogen gut erkennen, bei dem das Sonnenlicht in die einzelnen Spektralfarben (so nennt man diese Farben) aufgespalten wird. Aber auch mit einem Prisma kann man diesen Effekt nachstellen: 

Spektralfarben auf mein Bresser Teleskop projiziert 

 

2. Licht breitet sich wellenförmig aus.  

 

Das kannst du dir einfach wie Wasserwellen vorstellen. Wenn zwei Wellen aufeinandertreffen, beeinflussen sie sich gegenseitig. Trifft ein Wellenberg auf einen Wellenberg bzw. ein Wellental auf ein Wellental, verstärken sich diese beiden Wellen. Die Amplitude – also das Ausmaß, in dem diese Welle hin und her schwingt – wird größer. Das nennt man konstruktive Interferenz. Wenn jetzt aber ein Wellenberg auf ein Wellental trifft, löschen sich diese beiden Wellen gegenseitig aus. Das ist destruktive Interferenz. 

 

 

Die Physik der Seifenhaut: Was passiert an der Oberfläche?

 

Schauen wir uns jetzt mal eine Seifenblase genauer an. Was ist das eigentlich?

Es ist eine Kugel aus einer hauchdünnen Seifenwasserschicht. Die Dicke dieser Schicht liegt im Bereich zwischen 100 und 1000 nm (1 nm ist ein Millionstel Millimeter. Das heißt, in einen einzigen Millimeter passen eine Million Nanometer – also verdammt dünn!).

Die Wellenlänge des Lichts – also der Abstand zwischen zwei Wellenbergen – befindet sich ebenfalls in dieser Größenordnung. Blaues Licht liegt bei ca. 400 nm, rotes Licht bei ca. 700 nm, alle anderen Farben liegen dazwischen.

Reflexion und Phasensprung an der Außen- und Innenseite

 

Wenn jetzt ein Strahl Sonnenlicht auf diese Seifenhaut trifft, passieren hier zunächst zwei Dinge:

Ein Teil des Lichts wird sofort an der Außenseite reflektiert. Und weil es sich hier um den Übergang vom optisch dünneren Medium (Luft) in ein optisch dichteres Medium (Seifenlauge) handelt, kommt es bei dieser Reflexion zu einem Phasensprung von 180°. Die reflektierte Welle ist dann also gespiegelt (quasi "auf den Kopf gestellt").

Das restliche Licht dringt in die Seifenhaut ein und wird erst am Übergang zur Luft auf der Innenseite reflektiert. Da hier der Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium ist, kommt es hier zu keinem Phasensprung.

Die Lichtwellen, die innen reflektiert wurden, treten dann natürlich wieder aus der Seifenhaut aus und treffen auf die Wellen, die direkt an der Außenseite reflektiert wurden. Und hier passiert das physikalische Wunder. Weil die erste Welle an der Außenseite gespiegelt wurde, haben sich die Regeln für die Überlagerung umgedreht:

• Der Umweg (die doppelte Dicke der Seifenhaut), den das Licht im Inneren zurücklegen musste, entscheidet jetzt über die Farbe, die wir an dieser Stelle sehen.
• Beträgt dieser Umweg genau eine halbe Wellenlänge (oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon), gleicht das den "Kopfstand" der ersten Welle perfekt aus: Wellenberg trifft wieder auf Wellenberg. Es kommt zu konstruktiver Interferenz – diese Farbe wird verstärkt und ist für uns sichtbar!
• Beträgt der Umweg hingegen eine ganze Wellenlänge (oder ein ganzzahliges Vielfaches davon), treffen Wellenberg und Wellental aufeinander. Es kommt zu destruktiver Interferenz – diese Farbe löscht sich selbst aus und ist an dieser Stelle nicht zu sehen.

 

Warum wandeln sich die Farben ständig?

 

Weil jede Farbe des Sonnenlichts eine andere Wellenlänge hat, wird bei einer bestimmten Dicke der Seifenhaut immer nur eine ganz bestimmte Farbe verstärkt, während andere ausgelöscht werden.

Die Farbänderungen, also das wunderschöne Schillern der Seifenblase, kommen dann einfach daher, dass die Seifenhaut ständig in Bewegung ist und das Wasser nach unten abfließt – die Dicke ändert sich stetig. Somit ändern sich natürlich auch sekündlich die Farben, die wir an den verschiedenen Stellen sehen können.

Warum wird die Seifenblase kurz vor dem Platzen farblos? 

 

Wenn die Seifenhaut extrem dünn wird, kurz bevor sie platzt, ist der Umweg fast Null. Dann löschen sich durch den Phasensprung alle sichtbaren Farben aus. Die Seifenblase wird an dieser Stelle völlig farblos und fast unsichtbar!

 

Zum Schluss gibt's noch zwei Fun Facts:

1. Die Zeichnungen sind alle von mir. Nein, die hat kein Kind gemalt, sondern ich im Erwachsenenalter am PC. Nein, ich habe kein Talent zum Zeichnen. Ja, ich zeige sie trotzdem.

2. Vor 25 Jahren hat mir diese Frage eine Eins in der Physik-Matura eingebracht. Zwar erst in der Wiederholungsprüfung im Oktober 2001 (lange Geschichte), aber es ist tatsächlich die einzige Eins im Zeugnis! Grüße gehen an dieser Stelle an meinen damaligen Physiklehrer, Herr P - Vielen Dank für alles! 

Ist ja noch so leer hier...

 Ja, in der Tat, wirklich viel gibt es hier noch nicht zu sehen. Ist ja auch ganz neu, das Ding hier. 

Aber hallo erstmal! Ich freu mich schon unglaublich, dass du hierher gefunden hast. Auch wenn oder besser obwohl hier noch nichts Spannendes los ist. 
Künftig soll es hier - wie im Titel zu sehen - Wissenschaft für alle geben! Kleine, spannende, alltägliche Phänomene leicht verständlich erklärt. Ihr dürft mir auch gern Anregungen schicken, welche Themen euch interessieren oder welches Phänomen ich euch nahebringen soll.

Warum Science Punk fragst du? Nun, der Begriff kommt eigentlich aus der SciFi-Literatur  und bezeichnet dort "unkonventionelle" oder auch laienhafte Wissenschaft. Den Namen habe ich deshalb gewählt, weil ich zwar grundsätzlich einen wissenschaftlich-akademischen Hintergrund habe, mit angewandter Linguistik jedoch aus den Geisteswissenschaften komme. Hier soll es aber großteils um Naturwissenschaften gehen, auch wenn der Übergang oft fließend ist.

Das ganze soll dann übrigens auch noch an ein Instagram- und/oder ein TikTok-Profil gekoppelt werden, damit ich dich nicht mit trockener Theorie langweile, sondern dir das auch in Bildern oder Clips zeigen kann. 

Also, wenn du magst, kannst du mir gern auch jetzt schon unter diesem Beitrag mitteilen, was dich interessiert. 

Ich freu mich, von dir zu lesen!

Bis bald, deine Havoc!