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Lexikon der Biologie: Fourier-Analyse

Fourier-Analyse w, Frequenzanalyse, harmonische Analyse, nach dem franz. Mathematiker und Physiker Jean-Baptiste Joseph Fourier (1768–1830) benanntes mathematisches Verfahren zur Zerlegung einer periodischen Zeitfunktion (z.B. Schwingungsvorgänge in Akustik und Optik; Schwingung) in ihre Grundschwingung (1. Harmonische) und in ihre Oberschwingungen (2., 3., ... Harmonische). Dabei ergeben sich Sinusschwingungen mit unterschiedlichen Amplituden (Intensitäten) und Phasenlagen ( vgl. Abb. ). – Auch die Empfindlichkeit der visuellen und auditorischen Rezeptoren von Organismen kann durch Frequenzbereiche charakterisiert werden (Farbensehen, Gehörsinn). Die visuelle Sensorik der Lebewesen nimmt nur eine ungenaue Frequenzanalyse des einfallenden Lichtes vor. Die auditorische hingegen ermöglicht bei vielen Lebewesen eine relativ gute Frequenzanalyse; bei Höheren Wirbeltieren geschieht dies primär in der Basilarmembran (Cochlea, Cortisches Organ). Dennoch wird z.B. beim Menschen in der weiteren Verarbeitung im Gehirn zwischen Frequenz und empfundener Tonhöhe unterschieden. Eine besonders präzise Auswertung von Frequenzen (im Ultraschallbereich von etwa 100 kHz; Ultraschall) im Hinblick auf die Steuerung des Flug- und Beutefangverhaltens findet man bei Fledermäusen (Echoorientierung).



Fourier-Analyse

Zerlegung eines komplizierten periodischen Vorgangs (A) in Grundschwingungen (a) und Oberschwingungen (b, c, d), deren Frequenzen positive, ganzzahlige Vielfache der Frequenz der Grundschwingung sind.

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