Чому гелій змінює голос?
Гелій – це газ з восьмої групи періодичної таблиці Менделєєва. Чому гелій так сильно змінює голос? Мало того, що голос стає вищим, так він ще виявляється більш спотвореним і нібито іграшковим.
На цей рахунок існує дуже багато версій: підвищується частота коливань голосових зв’язок; гелій легший, тому виходить швидше; гелій змінює хімічний склад голосових зв’язок. Але немає, насправді все по-іншому.
Згадаймо про те, що звук – це хвиля. І у неї є частота ν, довжина λ і швидкість поширення V. Ці три параметри пов’язані дуже важливим співвідношенням, яке ще нам знадобиться:
Ν × λ = V
Звукові хвилі можуть поширюватися досить далеко. І довжина хвилі означає лише її масштаби. Звукові хвилі можуть бути дуже великими, а можуть бути дуже маленькими. Але частоті відповідає висота, тон, нота, на якій ми чуємо звук.
Для початку давайте розберемося, як в такому маленькому просторі виходить досить гучний людський голос? При видиху, через набігаючого потоку повітря, голосові зв’язки починають вібрувати і видавати звук. Причому він настільки тихий, що ми його навіть не чуємо. І справа ось у чому: виявляється, при таких коливаннях крім основної частоти виникають додаткові, так звані обертони. Їх частота в 2-3 рази і більше більше, ніж основна. Те ж саме відбувається при коливаннях струни, там теж виникають додаткові частоти. Завдяки коливанням голосових зв’язок повітря в легенях, в гортані, в ротовій порожнині теж починає коливатися. Це називається резонанс.
Резонанс – це різке зростання амплітуди коливань при збіги частоти змушує сили і власної частоти резонатора. Зверніть увагу, практично у кожного музичного інструменту є резонатор, коливання повітря в якому збільшує гучність звучання. Резонанс відбувається не на всіх частотах, а на цілком певних, з конкретною довжиною хвилі. І ось вже ця довжина хвилі безпосередньо залежить від розмірів і форми резонатора. Саме ці хвилі є найгучнішими, а інших ми практично не чуємо. А в будь-якому людському голосі присутні 4-5 довжин хвиль, на яких відбувається резонанс. У всіх вони, звичайно, різні, тому кожна має своє забарвлення голосу, так званий тембр.
Ну і тепер головне: що все-таки робить гелій з нашим голосом? Так, він легше, так, у нього менше щільність, але він не змушує наші зв’язки коливатися з більш високою частотою. У гелію дуже маленька молярна маса, вона в 7 разів менше, ніж у повітря. Внаслідок цього швидкість звуку в ньому практично в 3 рази більше, ніж в повітрі. Але резонанс відбувається на тих же довжинах хвиль, тому що розміри резонатора залишилися незмінними. Тому, якщо ми подивимося на співвідношення величин, то побачимо, що при збільшенні швидкості звуку повинна збільшуватися частота хвиль.
Ось і виходить, що всі резонансні частоти збільшуються, і через це, по-перше, підвищується тон голосу, а по-друге, він стає справжнім, а штучним, тому що від їх положення залежить тембр голосу. Ну, а при переході з гелію в повітря швидкість звуку зменшується, але тепер змінюється довжина хвилі, а частота залишається незмінною. Саме тому ми чуємо все той же високий звук. І, звичайно ж, можна досягти зворотного ефекту – зниження голосу. Для цього потрібен газ з великою молярною масою, наприклад, гексафторид сірки (елегаз). Голос стає містичним і страхітливим. Тому я раджу його використовувати, якщо ви хочете когось налякати вночі, коли він вас не бачить.
(2 votes, average: 4.00 out of 5)