Auditive Wahrnehmung und kritische Bandbreiten:

   
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  Frequenzselektivität der Basilarmembran
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Der spätere Nobelpreisträger Georg von Békésy entdeckte in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts das Wanderwellen-Prinzip der
Basilarmembranschwingung. Dieser Mechanismus bewirkt eine Frequenz-Ortstransformation: Die Komponenten des Schallspektrums werden in Schwingungen an verschiedenen Positionen entlang der Basilarmembran umgewandelt.

Das Maximum der vom Steigbügel ausgelösten Wellenbewegungen der Basilarmembran wandert von der Basis in Richtung des Apex. Die Welle erreicht je nach Frequenz an einer bestimmten Stelle der Basilarmembran ihre maximale Amplitude und klingt danach rapide ab. Der Augenblickszustand einer solchen Wellenbewegung der Basilarmebran ist in [Abb. 3.1] festgehalten.

[Abb. 3.1] Augenblickszustand der Basilarmembranschwingung

Ermittelt man die Auslenkung der Wellenbewegung entlang der Basilarmembran für bestimmte Frequenzen, erhält man Hüllkurven wie in [Abb. 3.2]. Hüllkurven geben anschaulich die Abhängigkeit der Form der Wellenbewegung von der Frequenz wieder. Sie können ähnlich wie [Abb. 3.1] als Augenblickszustände der Wellenbewegung angesehen werden. Allerdings wird nur der Betrag, aber nicht die Richtung der Auslenkung wiedergegeben.

[Abb. 3.2] Hüllkurven der Basilarmembranschwingung

Man erkennt, dass bei einer bestimmten anregenden Frequenz die Basilarmembran zwischen Basis und der Position der maximalen Auslenkung in geringerem Maße mitschwingt. Über die Position der maximalen Auslenkung hinaus fällt die Amplitude der Schwingung schnell auf nahezu Null. Das heißt, dass das von einer bestimmten Frequenz ausgelöste Schwingungsmuster der Basilarmembran asymmetrisch ist.

Es zeigte sich, dass hohe Frequenzen Auslenkungsmaxima an der Basis, tiefe Frequenzen Auslenkungsmaxima näher am Apex erzeugen. Man kann daher der Basilarmembran der Länge nach eine ungefähre Frequenzskala zuordnen [siehe Abb. 3.3].

[Abb. 3.3] Frequenz-Positionszuordnung auf der Basilarmembran

WWW-Link: Basilarmembran-Wellen-Demonstrator
von Hans Werner Strube, Universität Göttingen

 

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