ヘリウムガスについて

なぜヘリウムガスを吸うと声が変になるのですか？

できれば情報源付きの回答がほしいです。

No.6 回答者： Tacosan 回答日時： 2015/01/20 15:46

いまさらだが.

Wikipedia には「共鳴周波数」と書いてありますね＞#4. ただしヘリウムではなく (その逆の効果を持つ) 六フッ化硫黄の項に, ですが.

No.5 回答者： kandumetomato 回答日時： 2015/01/16 08:05

No.4です。

＞窓ガラス越しで聞こえる音の高さが変わるはず
ああ、しまった。変なこと言ってる。仮に空気からガラスに伝わるときに変わったとして、その後またガラスから空気に伝わるから元に戻ってしまう。ガラスで変わろうが変わるまいが関係無いですね。

いずれにしても、耳が聞いているのは周波数であって音の速さではないはずなので、音の速さと聞こえる音の高さは別問題なはずです。
ｖ＝ｆλで、ｆは声帯の振動数なので変わらないはず。つまり、音速によって変わるのは波長λであって、周波数は変わらないと思うのです。
人体の大きさはヘリウムがあっても無くても変わらない。しかしヘリウム内では波長が変わる。空気中で人体と共鳴していた音は、ヘリウム内では波長が変わって人体の大きさと合わなくなるため共鳴しなくなる。
声帯の振動は、ひとつの音程の声を出しているつもりでも様々な周波数を含んでいる。その振動の仕方はヘリウム内でも変わらない。しかし波長は変わる。そのため、今まで共鳴していなかった音が共鳴し、一方で空気中で共鳴していた音はヘリウム内では共鳴しなくなる。
したがって声が変わる。
のだと思います。
（No.4で言ってるｖ＝ｆλの話と同じ内容です。No.4で変わると言ってるのは共鳴する周波数。今回変わらないと言ってるのは声帯の周波数。）


声帯の振動が変わるかどうかについて。
変わるのだとすれば、ヘリウム内では鼓膜の振動も速くなる気がします。つまり、耳にヘリウムを入れると音が高く聞こえる。
ただ、No.2さんのリンク先によると、
＞飽和潜水が行われるDDC（船上減圧タンク）やSDC(水中エレベータ)の中は高圧ヘリウムの環境です。この中の音声は、ダイバー同士のヘリウムボイス、トップサイドからの普通の音声、中にも休憩時にはラジオ、テレビの音声などが流れています。この中でヘリウムボイスなのはダイバー同士の音声だけです。
とのことなので、耳の中にヘリウムが充満していても鼓膜の振動が速くなることは無いようです。
とすれば、声帯の振動が速くなることも無いんじゃないかなあと思います。


すいません。理論的な裏付けはありません。
きちんと解説しているサイトがあればいいんですけど、私には探し出せませんでした。

あ、あとヘリウムヘリウムって書きましたがNo.1さんの言うとおり、ヘリウムと酸素の混合気体ですよね。
事故防止のため念のため。

No.4 回答者： kandumetomato 回答日時： 2015/01/15 23:26

共鳴周波数が変わるからだと思います。

すみません。情報源はちょっと分からないです。私も以前疑問に思ってきちんと説明しているサイトを探したことがあったのですが、うまく見つかりませんでした。
どなたかが挙げてくれることを期待しています。


No.1さんのリンク先には下記のように書いてあります。
＞音の伝わる速さが変わると、同（おな）じ声道でも、その中で響きやすい音の高さが変わるというわけね。

この「同（おな）じ声道でも、その中で響きやすい音の高さが変わる」という部分は、共鳴周波数が変わる、ということだと思います。
人間の声帯は同じ音程の声を出しているつもりでも様々な周波数が含まれていて、その中で人体で共鳴した周波数の音だけが声として聞こえる。のだと思っています。（すいません。理論的な裏付けはありません。）
したがって、共鳴周波数が変わると声も変わる。
※ただし、なぜ共鳴周波数が変わるかという理由は、音の速度が変わるから、ということになる。
　ｖ＝ｆλで、λは人体なので一定。したがってｖが大きくなるとｆも大きくなる。
　と思います。
　それとは別に、ヘリウムが軽いため声帯の負荷が下がって声帯の振動数自体が大きくなるのか？　とも考えましたがよく分かりません。


音の速さによって声が変わるということについて。
声を出す人間はヘリウム越しですが、聞く人間の耳の周りは空気なんだから、音の速度は空気並みに低下することになります。
ヘリウムで音の速度がどう変わろうが、聞く人間には関係無いことになります。

伝達速度で音の高さが変わるのなら、窓ガラス越しで聞こえる音の高さが変わるはずです。（ガラスは5440[m/s]だそうです。空気の16倍以上。）　でも音の高さは変わりません。
つまり、伝達速度と音の高さは関係無いということだと思います。
あるいは、音は異なる材質を通ったとき速度は変わっても周波数は変わらない、ということです。


No.2さんのリンク先には下記のように書いてあります。
＞飽和潜水が行われるDDC（船上減圧タンク）やSDC(水中エレベータ)の中は高圧ヘリウムの環境です。この中の音声は、ダイバー同士のヘリウムボイス、トップサイドからの普通の音声、中にも休憩時にはラジオ、テレビの音声などが流れています。この中でヘリウムボイスなのはダイバー同士の音声だけです。

ラジオやテレビの音声は共鳴ではないので音の高さも変わらない、ということだと思います。
（つまり音の速さ自体は音の高さには関係無い。音の速さが変わることで共鳴周波数が変わり、その結果、音の高さが変わる。）

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/01/15 18:21

音速の差によるものです。

別にたいそうな情報源は必要ないと思う。
必要なのは、高校で学ぶ波やバネの性質です。
バネに軽い錘をつるすと振動数が早くなる。音波も振動する錘--気体分子--が軽くなれば早く振動する。
　２人が出会いがしらにぶつかると軽い奴が弾き飛ばされる。

　ヘリウムを多く含むと平均分子量は小さくなりますから、音速が早くなる。

　あとはドップラー効果と同じ仕組みで、向かってくる救急車のサイレンが高く聞こえて、遠ざかるサイレンは低くなる。ピーポーピーポー→ビーボービーボー・・・
　ちなみに、アルゴンガスで同じ実験を行なうと、低音になりますよ。

＞できれば情報源付きの回答がほしいです。
　それらしく書かれていたら信じるのではダメです。科学とは誰が唱えているかではなく、その説明が納得できるか否かだけです。

No.2 回答者： LEVELUP100 回答日時： 2015/01/15 15:34

■ヘリウムボイスとは？

http://chikyu-to-umi.com/kaito/herium.htm

　私は「ヘリウムボイス」と表現しています。

　ヘリウム混合ガスを吸引すると声が変わって聞こえる仕組みというのは私が知っているのとは違うなぁー。
　どっちが正しいのだろう？

　伝搬速度は関係が無いと思うのだけどな？朝日新聞の解説では伝搬速度で説明していましたが。

参考URL：http://chikyu-to-umi.com/kaito/herium.htm

No.1 回答者： hanhangege 回答日時： 2015/01/15 14:00

ヘリウムというか、ヘリウムと酸素の混気体ですね。

すみません、近年の高校生の事故から
ヘリウムとだけいうと誤解が広まりそうなので
意味はわかりますがつい、書き加えたくなってしまうのです

原理はこちらでどうでしょうか。
http://www.asahi.com/shimbun/nie/tamate/kiji/201 …

現象はドナルドダックボイス現象です。
気体が軽いため音の振動の伝わる速度が速くなり
音が高くなる。