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Helmholtz-Resonator

Ein Helmholtz-Resonator ist ein akustischer Resonator.

Er besteht aus einem Gasvolumen mit einer engen Öffnung nach außen. Durch die Elastizität des Luftvolumens im Inneren in Kombination mit der trägen Masse der in der Öffnung befindlichen Luft entsteht ein mechanisches Masse-Feder-System mit einer ausgeprägten Eigenresonanz. Der Helmholtz-Resonator wurde benannt nach Hermann von Helmholtz.

Ein Beispiel für einen Helmholtz-Resonator ist eine angeblasene Flasche: Die Luft im Flaschenhals wirkt als träge Masse, die über der „Luft-Feder“ im Innern der Flasche schwingen kann. Bei einer solchen versagt das für Flöten oder Orgelpfeifen bewährte Modell, die Resonatoren als Hohlleiter zu betrachten und aus der Rohrlänge auf die Wellenlänge zu schließen.

Bei Musikinstrumenten mit einem Hohlraumresonator (Gitarren und ähnliche Instrumente, Harfe, Streichinstrumente) bestimmt dessen Frequenz im Wesentlichen die untere Grenzfrequenz, d.h. den tiefsten Ton des Instrumentes.

Die folgende Formel stammt aus einem Physik-Lehrbuch (vor 1970) und geht vermutlich auf Helmholtz zurück.

Korrekturglied für die Grenzflächen des Rohres :

Helmholtz-Resonatoren finden im Lautsprecherbau Verwendung. Ein Bassreflex-Gehäuse arbeitet nach dem Prinzip des Helmholtz-Resonators, um den Wirkungsgrad in exakt definierten Frequenzbereichen zu vergrößern. Auch in der Raumakustik finden Helmholtz-Resonatoren Verwendung, um Raumresonanzen zu unterdrücken (Bassabsorber).

Da der Übergang zwischen Luft-Bereichen, die als Masse, bzw. als Feder wirken, fließend ist, ist die Frequenz eines Helmholtzresonators schwer exakt zu berechnen.