ヘリウムを吸うと声が変わることについて

質問

ヘリウムを吸うことによって声が高くなる理由を
教えて下さい。

回答No.3

siegmund

ヘリウムボイスとかドナルドダック効果とか言われている話ですね．
問題は意外に複雑な気がします．

kyaezawa さんご紹介のＨＰのように，音速が変化するから，
という説明は私もどこかで見たことがあります．
あまり気に留めていなかったのですが，
よく考えてみると単純に音速変化ではどうもまずい気がします．

No.1 の回答のお礼に eaglehawk さんが書かれているように，
空気中に出たらもとのままです．
大体，振動数は変化しませんよね．
これは frank さんも書かれているとおり．

frank さんは
> 音速が2倍になれば、1秒間に伝わる音波の振動数も2倍になります
と書かれています．
(１秒間に，はちょっと意味が分かりませんが)
音に限らず波動には
(1)　　(波の速度)＝(波長)×(振動数)
の関係があります．
だから，何が固定されているかが問題で，固定されているのは振動数です．
別の媒質の中に波が入れば速度と波長が変わります．
frank さんの
> 音速が2倍になれば、1秒間に伝わる音波の振動数も2倍になります
では波長を固定していることになってしまいます．

ですから，ヘリウムを吸うと声が高く聞こえるというのは，
口(？)の中で既に声の振動数が高くなっていると考えざるを得ません．
で，音波の原因は何かが振動してそれが空気の疎密波になるのですから
(当然振動数は同じ)，
その何かの振動数が高くなっているということです．
「何か」は声帯ですね．

人間の発声機構まで踏み込まないといけないようです．
声は声帯を開いたり閉じたりして出しているわけですから，
1秒間に何回声帯が開閉して呼気の流れを断続させたかが声の高さになります．
そうすると，声帯の振動を制御する機構が問題ですね．
咽頭の筋肉の他に，呼気の流れ自体が声帯を内側に吸い寄せる効果がありますから，
気体の種類が関係するのはそういうところでしょうか？

あと，口の中などで共鳴を利用して音色を変化させているのですが，
振動数自体は変化しません．
気体がヘリウムになると，波長が変わりますから共鳴周波数も変化し，
音色変化の様子も当然変わります．

あれ，ヘリウムボイスは音色が変化しているだけかな？
いや，やっぱり音色だけじゃなくて振動数も高くなっていますよね．

お礼

回答どうもありがとうございました。
お礼が遅れてすいません。返答はNo3に対するのと同じなので
そちらのほうにまとめさせていただきました。