Rubenssches Flammenrohr
Das Rubenssche Flammenrohr (nach Heinrich Rubens) ist ein Instrument zur Sichtbarmachung stehender Schallwellen.
Aufbau
Das Rubenssche Flammenrohr besteht aus einem Rohr, das an seiner Oberseite mit vielen kleinen Löchern gleichen Durchmessers versehen ist. Das eine Rohrende ist mit einer dünnen Membran M, das andere mit einem verschiebbaren Kolben K verschlossen. Durch die Einlassöffnung E wird brennbares Gas, z. B. Propangas, in das Rohrinnere geleitet, welches durch die Löcher auf der Oberseite ausströmt und dort entzündet werden kann.
Funktionsweise
Ohne Schalleinwirkung auf das Rohr sieht man zunächst eine Reihe gleich großer Flammen. Bringt man nun die Membran durch eine Schallquelle zum Schwingen, so kann man durch geeignetes Verschieben des Kolbens erreichen, dass sich im Rohrinneren eine stehende Schallwelle ausbildet; alternativ kann für feste Rohrlängen die Tonfrequenz variiert werden.
Die Form der stehenden Schallwelle ist aus der Höhe der einzelnen Gasflämmchen erkennbar:
- an den Druckmaxima und -minima (Druckbäuche) brennen die Flammen am höchsten, da dort am meisten Gas auströmt
- an den Druckknoten (kein Wechseldruck durch die stehende Schallwelle) sind kleine Flammen sichtbar.
Bei geringer Schallintensität, kann sich der Effekt durch Wirbelbildung und Reibung umkehren.
Am Abschluss, an dem die Welle reflektiert wird, müsste theoretisch ein Schalldruckbauch (Maximum) erscheinen.
Obwohl das „Rubenssche Flammenrohr“ ein sehr „effektvoller“ Demonstrationsversuch ist, wird zur Sichtbarmachung stehender Schallwellen in den Schulen meistens die Kundtsche Röhre verwendet, da man bei ihr nicht mit brennbarem Gas hantieren muss.