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Ein fantastisches Musikinstrument: Das Theremin
Elektronische Musik ist nur dank ausgeklügelter Technologie möglich. Das erste elektronische Musikinstrument ist dabei älter, als du wahrscheinlich denkst. Erfunden hat es der russische Erfinder Leon Theremin in den 1920er Jahren. Benannt nach seinem Erfinder kennen wir es heute als das Theremin. Das Theremin ist ein elektronisches Instrument, das man spielt, ohne es überhaupt zu berühren. Es wird allein über die Gesten der Hände gesteuert.
Besonders spektakulär sieht es nicht aus: Das Theremin besteht nur aus einem kleinen Kasten und zwei Antennen. Die Antenne auf der rechte Seite zeigt senkrecht nach oben, die auf der linken Seite ist wie eine Schleife gebogen.
Ein Zauberkasten?
Wenn es eingeschaltet ist und du deine Hand näher zur rechten Antenne bewegst, wird der Ton immer höher; entfernt sich deine Hand, wird der Ton tiefer. Bewegst du deine andere Hand näher oder weiter weg von der linken Antenne, wird der Ton leiser oder lauter. In diesem Video siehst du, wie es ausschaut, wenn ein Theremin gespielt wird. Wirkt fast wie Magie, nicht wahr?
Wie funktioniert das Theremin?
In Tat und Wahrheit steckt aber „nur” Elektrizität dahinter. Schauen wir uns das einmal genauer an:
Was unsere Ohren wahrnehmen und unser Gehirn als Ton interpretiert, sind Schallwellen, unsichtbare Schwingungen der Luft. Sie entstehen, wenn etwas vibriert – zum Beispiel die Saite einer Gitarre. Bei elektronischen Instrumenten ist es der Strom, der einen Lautsprecher zum Vibrieren bringt.
Ein Theremin basiert, wie andere elektronische Instrumente, auf Oszillator-Schaltkreisen aus verbundenen Kondensatoren und Induktionsspulen. Ein Kondensator ist ein Element, das elektrische Ladung speichern kann. Es besteht aus zwei leitenden Flächen und einer elektrisch schwach- oder nichtleitenden Substanz dazwischen, dem Dielektrikum (zum Beispiel Luft). Wird eine Spannung angelegt, lädt sich der Kondensator auf: Die Elektronen sammeln sich auf der einen Fläche und sitzen auf dieser Seite des Dielektrikums fest, während sich die andere Fläche positiv lädt.
In Verbindung mit einer zwischengeschalteten Induktionsspule wird das Set-up zu einem sogenannten Oszillator (siehe Schemazeichnung). Die Elektronen fliessen durch den Draht zur anderen Kondensatorfläche, wobei die Induktionsspule verhindert, dass der Fluss abbricht, wenn die Ladungen ausgeglichen sind. Stattdessen fliesst der Strom weiter, bis der Kondensator – mit entgegengesetzten Vorzeichen – wieder aufgeladen ist. Dieser Prozess wiederholt sich fortwährend, so dass ein Wechselstrom entsteht, der mit einer bestimmten Frequenz hin- und hervibriert.
Eine einzige bestimmte Frequenz bedeutet aber auch nur einen einzigen Ton – fürs Musizieren klar zu wenig. Wir möchten also die Frequenz des Stroms variieren, um verschiedene Töne zu erzeugen.
Mit der Frequenz ändert sich der Ton
Wie machen wir das? Beim Theremin befindet sich der Tonhöhen-Oszillator im Inneren des Instruments; die von aussen sichtbare Antenne des Theremins ist mit dem Oszillator parallel geschaltet und bildet zusammen mit der Hand des Spielers einen zweiten Kondensator. Der Spieler beeinflusst mit dem Abstand der Hand von der Antenne die Kapazität dieses Kondensators, also die Menge an Ladung, die er tragen kann, und damit auch die Frequenz des erzeugten Wechselstroms im Tonhöhen-Oszillator.
Und weil wir Frequenzen als Töne wahrnehmen, ändert sich dadurch auch der Ton. Je nachdem, in welchem Abstand zur Antenne sich Finger oder Hand befinden, wird der Ton hoch- oder niedrigfrequenter, also höher oder tiefer.
Die Schwingungen hörbar machen
Ganz so einfach ist es allerdings doch nicht, denn die vom Oszillator erzeugten Töne sind viel zu hoch, als dass wir sie wahrnehmen könnten (etwa 250 Kilohertz). Darum überlagert man sie mit den Schwingungen eines zweiten Oszillators im Inneren des Theremins, der auf eine feste Frequenz eingestellt ist. Diese gemischten Frequenzen befinden sich nun in einem Bereich, den der Mensch wahrnehmen kann. Sie werden verstärkt und durch einen Lautsprecher geschickt, der die Luft zum Vibrieren bringt – und das können wir hören.
Mit der Kontrolle der Lautstärke verhält es sich ähnlich. Auch die zweite Antenne des Theremins ist Bestandteil eines Oszillators und bildet mit der Spielerhand einen Kondensator. Das Theremin wandelt hier aber die Frequenz in Lautstärke statt in Tonhöhe um.
Dank diesem Funktionsprinzip kann das Theremin jede erdenkliche Frequenz über einen Tonumfang von bis zu neun Oktaven erzeugen. Diese Töne zu kontrollieren und das Instrument gut zu spielen ist jedoch nur mit sehr viel Übung möglich; weltweit gibt es nur wenige berufliche Theremin-Spieler. Wegen seines mystischen, sphärischen Klangs wurde das Theremin aber häufig in Science-Fiction Filmen oder im Musiktheater eingesetzt. Auch einige moderne Pop-Bands nutzen das Theremin.