Более высокочастотная гармоническая составляющая основного колебания, аналогичная более тяжёлым частичным состояниям.Обертон — это компонента колебательной системы с более высокой частотой, кратная основной частоте. В акустике обертоны придают музыкальным инструментам их тембр — скрипка и флейта, играющие одну и ту же ноту, звучат по-разному из-за различий в наборе обертонов. В физике это понятие распространяется и на квантовые системы: например, колеблющаяся струна или молекула имеет основную моду и обертоны с более высокими энергиями.
Понятие обертонов известно с древности в музыке, но математическое описание началось с Даниила Бернулли в XVIII веке, который решил задачу о колебаниях струны. В квантовой физике обертоны были объяснены квантованием колебательных состояний в начале XX века.
Когда система колеблется, она может совершать колебания не только на своей самой низкой собственной частоте (основной), но и на кратных ей частотах. Эти более высокие моды называются обертонами (второй обертон — это удвоенная основная частота и т.д.). В квантовой механике обертоны соответствуют переходам между энергетическими уровнями, пропускающим промежуточные состояния, и часто проявляются как более слабые спектральные линии на более высоких частотах. Они важны в спектроскопии, поскольку позволяют исследовать ангармонизм молекулярных потенциалов.
Обертоны используются при конструировании музыкальных инструментов, в спектроскопии для изучения молекулярной структуры и ангармонизма, а также в лазерной технике, где удвоение и утроение частоты позволяет получать новые длины волн.
В контексте чёрных дыр «обертоны» относятся к дополнительным частотам «звона» после слияния — они были зарегистрированы детектором LIGO и служат проверкой общей теории относительности Эйнштейна.
