Akustische Phänomene

Schallstärke \(I\)

Als objektives Maß für die Intensität des Schallfeldes hat man die Schallstärke (Schallintensität) \(I\) eingeführt. Man versteht darunter den Quotienten aus der Energie \({\Delta E}\), die eine Testfläche \({\Delta A}\) in der Zeit \({\Delta t}\) durchsetzt:
\[I = \frac{{\Delta E}}{{\Delta t \cdot \Delta A}}\;;\;\left[ I \right] = 1\frac{{\rm{J}}}{{{\rm{s}} \cdot {{\rm{m}}^{\rm{2}}}}} = 1\frac{{\rm{W}}}{{{{\rm{m}}^{\rm{2}}}}}\]

Schallstärkepegel \(L\)

Die Schallintensitäten, welche der Mensch wahrnehmen kann, erstrecken sich über viele Zehnerpotenzen. Es ist daher sinnvoll den Logarithmus von Schallintensitäten einzuführen:
\[L = 10 \cdot \log \left( {\frac{I}{{{I_0}}}} \right)\]
\({{I_0}}\) ist dabei die Hörschwelle des menschlichen Ohrs bei 1000 Hz (I_o= 10^-12 W/m²). Der Schallstärkepegel ist eigentlich eine dimensionslose Größe. Man fügt jedoch zur Kennzeichnung der Logarithmierung die Bezeichnung Dezibel (dB) an.

1 dB ist die vom menschlichen Ohr noch hörbare Änderung der Schallstärke.
 

Lautstärke L_s

Die Dezibel-Skala gibt die menschliche, subjektive Hörempfindung nicht wieder. Wegen der geringeren Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs an den Grenzen des Hörbereichs (also bei sehr hohen und sehr tiefen Frequenzen), muss der Schallstärkepegel dort größer sein, damit der gleiche Lautstärkeeindruck entsteht wie bei f = 1000 Hz, wo das menschliche Gehör sehr empfindlich ist.

Um die Frequenzabhängigkeit der menschlichen Hörempfindung zu berücksichtigen, führt man den Begriff der Lautstärke L_s ein. Die Lautstärke besitzt ebenfalls wie der Schallstärkepegel eigentlich keine Einheit. Man fügt jedoch die Bezeichnung Phon an. Die in Phon angegebene Lautstärke L_s ist gleich dem in Dezibel angegebenen Schallstärkepegel eines als gleich laut empfundenen Tons der Frequenz 1000 Hz. Die Lautstärke berücksichtigt in gewissem Maß das subjektive Hörempfinden des Menschen.

In der folgenden Abbildung (Hörfläche) sind Kurven gleicher Lautstärke (sogenannte Isophone) über der Frequenz dargestellt. Man sieht, dass bei 1000 Hz der "Phon-Wert" der Lautstärke und der "Dezibel-Wert" des Schallstärkepegels übereinstimmen.