Dringt eine Luftwelle ins Innere einer Röhre ein, so wird sie vom
verschlossenen Ende reflektiert; deshalb müßte jedes Luftteilchen
zweierlei Bewegungen machen; diese setzen sich zusammen zu einer
resultierenden Bewegung; beide Wellen, die direkte und die reflektierte,
#interferieren# sich und bilden eine #stehende Welle#.
An der #Verschlußplatte# bleiben die Luftteilchen ruhig, sind aber
abwechselnd verdichtet und verdünnt. In einem Punkte, welcher vom Ende
um eine #halbe Wellenlänge# entfernt ist, ist stets zugleich der Anfang
oder irgend ein Teil des Wellenberges und der Anfang oder der
entsprechende Teil des Wellentales. Da die Bewegungen hiebei
entgegengesetzt sind, so heben sie sich auf; der Punkt bleibt auch in
Ruhe, und in ihm ist auch die Luft abwechselnd verdichtet und verdünnt.
Beide Punkte nennt man #Knotenpunkte#. Je nach der Länge der Röhre
können deren noch mehrere vorhanden sein im Abstand von je einer halben
Wellenlänge. Der Punkt zwischen dem Ende und dem nächsten Knotenpunkt
ist vom Ende um ¼ Wellenlänge entfernt. In ihm sind die vorhandenen
Wellenteile stets um ½ Wellenlänge verschieden, also ist in ihm die Luft
weder verdünnt noch verdichtet, und er macht eine hin- und hergehende
Bewegung. Solche Stellen nennt man #Wellenbäuche#. Zwischenliegende
Punkte machen eine der Art und Größe nach ähnliche Bewegung.
[Abbildung: Fig. 229.]
Am offenen Ende der Röhre muß die Luft die Bewegung des schwingenden
Körpers mitmachen können, muß sich also wie in einem Wellenbauch bewegen
können; es muß deshalb die Länge der Röhre sich nach der Wellenlänge
richten oder umgekehrt. Die Länge der Röhre muß also entweder = ¼ der
Wellenlänge des erzeugten Tones sein oder = ¼ ~l~ + ½ ~l~, wobei ein
freier Knoten entsteht (Fig. 229) oder = ¼ ~l~ + 2 · ½ ~l~, wobei 2
freie Knoten oder = ¼ ~l~ + 3 · ½ ~l~, wobei 3 freie Knoten entstehen.
In Fig. 229 ist in 8 Phasen die Bewegung der Luftteilchen in einer
stehenden Welle gezeichnet.
[Abbildung: Fig. 230.]
Hierauf beruhen die #gedeckten Orgelpfeifen#. Ein Rohr von gewisser
Länge (= ¼ der gewünschten Wellenlänge) ist am oberen Ende geschlossen,
ebenso am unteren Ende; doch ist dort ein feiner Spalt längs einer
Seitenwand offen gelassen, durch welchen Luft eingeblasen wird. Von der
Seitenwand, welche an diesen Spalt grenzt, ist unten ein Teil mit
scharfer Schneide weggenommen. Von der eindringenden Luft geht ein Teil
in die Röhre und bringt dort eine Luftverdichtung hervor. Diese bewirkt,
daß die Luft sich dann ausdehnt, bei der Öffnung austritt und zugleich
die aus dem Spalt kommende Luft seitwärts nach außen drückt. Dann strömt
wieder Luft vom Spalt in das Innere, die Luft verdichtet sich wieder und
so geht es fort. Die Luft in der Pfeife bewegt sich wie eine stehende
Welle von ¼ Wellenlänge und dadurch, daß bei der unteren Öffnung bald
Luft heraus- und hineingeht, entstehen in der äußeren Luft Schwingungen,
also ein Ton. In gewissen Fällen (bei stärkerem Blasen, geringerer Weite
des Rohres) kann sich die Luft in der Pfeife auch so bewegen, daß ein
freier Knoten entsteht, die Wellenlänge ist dann dreimal kürzer, der Ton
hat dreimal so viel Schwingungen.