A.2 Der Streit zwischen Seebeck und Ohm

Um das mysteriöse Phänomen, daß die Tonhöhe nicht von der Periodendauer abhängt, genauer zu untersuchen, setzte Seebeck 1841 [57] die Untersuchungen fort. Weil ihm modernere Mittel nicht zur Verfügung standen, benutzte Seebeck wieder eine Lochsirene, um einen Klang zu erzeugen und zu kontrollieren. Die Wellenform von Seebecks erster Sirene ist in Abbildung A.2A dargestellt.

  
Abbildung: Drei der Wellenformen, die Seebeck mit seiner Sirene erzeugte. Links ist die akustische Wellenform gezeigt, rechts das daraus resultierende Frequenzspektrum. In Abbildung A besteht das Signal einfach aus einer regelmäßigen Folge von Impulsen. Das Spektrum enthält die Grundfreqenz und alle Obertöne mit abnehmender Amplitude. In Abbildung B ist die Periodenlänge aus Abbildung A halbiert. Damit verdoppelt sich die Periodenlänge, und die Tonhöhe verdoppelt sich. In Abbildung C ist jeder zweite Impuls ein klein wenig verschoben.

Seebeck stellte fest, daß die so erzeugten Schallwellen einen sehr deutlichen Tonhöheneindruck entstehen ließen, der exakt der Umgekehrten der Zeit zwischen zwei Luftstößen oder der Grundfrequenz der Schallwelle entsprach (Abbildung A.2A).
Im weiteren stellte er fest, daß dieselbe Relation bestand, wenn er die Zahl der Löcher auf der Scheibe verdoppelte, so daß die Löcher alle noch den gleichen Abstand hatten (Abbildung A.2B). In diesem Fall ist die Tonhöhe des produzierten Klanges eine Oktave höher als im ersten Fall. Die Zeit zwischen den Luftstößen wird dabei um den Faktor zwei verringert, deshalb verdoppelt sich die Frequenz. Seebeck schloß daraus, daß die Tonhöhe entweder durch die Periodizität oder durch die Grundfrequenz bestimmt wird.
Die Periodizität eines Klanges wird allein durch seine Wellenform bestimmt. Die Periode eines Signals ist die Zeit, die das Signal braucht, bis seine Wellenform wieder in sich selbst übergeht. Die Grundfrequenz eines harmonischen Klanges hat die Frequenz, die seiner umgekehrten Periode entspricht. Die Grundfreqeunz muß dabei nicht im Spektrum vorhanden sein. In den Abbildungen A.2A und A.2B sind die Grundfrequenzen im Spektrum vorhanden, in Abbildung A.2C ist sie nur schwach vorhanden.
Als nächstes wollte Seebeck herausfinden, was für Tonhöhen sich ergaben, wenn er Scheiben benutzte, deren Löcher nicht den gleichen Abstand voneinander haben. Er baute eine Scheibe, die Luftstöße der Zeitabstände , , , usw. produzieren würde. Der Stimulus und das daraus entstehende Spektrum ist in Abbildung A.2C gezeigt. Wieder war ein starker Tonhöheneindruck die Folge: Die Tonhöhe war die gleiche wie bem Versuch aus Abbildung A.2B, also wie von einer Scheibe mit Löchern im Abstand von . In diesem Fall entspricht die Tonhöhe ihrer Periodizität, obwohl die Grundfrequenz nur einen kleinen Beitrag bei der Grundfrequenz hat. Daraus folgerte Seebeck, daß die Periodizität eine größere Rolle bei der Tonhöhenwahrnehmung spielt als die Grundfrequenz.

1843, zwei Jahre später, griff Ohm diese Interpretation heftig an [46]. Ohm glaubte, daß die Tonhöhe eines Klanges nur wahrnehmbar sei, wenn er auch Energie bei der Grundfrequenz hat. Dies ist eine Aussage von Ohms berühmten ,,Akustischen Gesetz``. Ohm benutze das Fouriertheorem und zeigte, daß in dem Spektrum der Wellenform Seebecks die betreffende Frequenz tatsächlich nicht vorhanden ist, wie Abbildung A.2C zeigt.
Er versuchte Seebecks Ergebnisse neu zu interpretieren und mit seinem Gesetz in Übereinstimmung zu bringen. Da ihm dies nicht gelang, zweifelte er schließlich die Ergebnisse Seebecks an.
Seebeck antworte ihm darauf, daß die Tonhöhen, die er aus seinen Sirenenexperimenten erhielt, sehr viel stärker wären, als das nach dem Ohmschen Gesetz anzunehmen wäre, besonders in der dargestellten Wellenform aus Abbildung A.2C. Im Spektrum dieser Welle ist sehr wenig Energie in der Grundfrequenz (mit ), trotzdem entspricht seine Tonhöhe dieser Frequenz.
Ohm schlug, nachdem er sich selbst vom Vorhandensein dieser Töne überzeugt hatte, schließlich ratlos vor anzunehmen, daß es sich um eine ,,akustische Täuschung`` handele.
Seebeck nahm diesen Vorschlag als Bestätigung seiner Theorie. Er meinte, daß schließlich nur das Ohr entscheiden kann, wie Klänge wahrgenommen werden. Das Problem war damit gut beschrieben, allerdings nicht gelöst.