氦气为什么会让声音变尖细？

今天是8月18日。1868年的今天，“氦”元素存在的证据首次被科学家发现。

氦在高压电场下发出橙红色光 | Alchemist-hp

说到“氦”，很多人会想到元素周期表开头的“氢氦锂铍硼”，或是能让声音变尖细的氦气。氦气究竟是怎样影响声音的？今天我们就来了解一下。

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肖战吸氦气后变声 | 《乐见大牌》

氦气其实不能让人的“音调”变高。我们听到的改变，是音色的变化。或者说，基音没变，但泛音的强度变得不同了。

人的声带振动的“基准”频率是由声带本身的紧张程度控制的，周围空气阻力会对它的振动产生影响，但效果很小。而空气换成氦气的这个变化也是很小的，可以认为振动的频率基本不变。

但是除了音叉之外，几乎任何东西的发生都不是简谐振动，而是很多振动结合在一起。基准的那个振动是基音，而那些较高频的振动就是泛音了。

声带振动本身不是很强，需要周围气管空腔的共振。而共振的强度由波长决定，波长整数倍的波容易共振。现在气管里的气体变了，声波速度就变了，要保持波长不变，频率也得相应改变。

氦气的声速接近空气的三倍，所以共振频率也变成了三倍。因此原来基音共振好、放得比较大，现在是更高频的泛音共振好，整体的音色就给人以“高频”的感觉。但要说“音调”的话，是没变的。

最后，当这些氦气中的高音抵达空气的时候——波通过不同介质时，频率是守恒的。所以接下来传到你耳中的声音也是高频成分大，显得高。

作者：Ent

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