헬륨가스를 마시면 목소리가 왜 이렇게 바뀌는 걸까요?
헬륨가스를 마시면 목소리가 높게 바뀌는 것을 종종 보게 되는데, 그 원리가 정확히 뭔지 궁금합니다. 헬륨가스가 목소리를 높게 만들어 주는 이유와 과학적인 설명을 알고 싶은데, 혹시 자세히 아시는 분 있나요?
안녕하세요.
질문해주신 것처럼 헬륨가스를 마셨을 때 소리가 공기 중에서 전달되는 방식을 바꾸기 때문에 목소리가 높게 들리는 것입니다. 사람이 말을 할 때 실제로 소리를 만들어내는 구조는 성대인데요, 폐에서 올라온 공기가 성대를 진동시키면 기본적인 소리가 만들어집니다. 이 주파수는 성대의 길이, 두께, 장력에 의해 결정되며, 성인이 헬륨을 마신다고 해서 성대의 구조나 진동 속도가 변하지는 않습니다. 즉, 목소리의 원래 음높이는 그대로입니다. 이때 성대에서 만들어진 소리는 그대로 밖으로 나오는 것이 아니라, 목구멍·입·코로 이루어진 공간 안에서 여러 번 반사되며 증폭됩니다. 이 과정에서 특정 주파수 대역이 강조됩니다. 헬륨은 공기보다 훨씬 가볍고, 밀도가 약 7배 정도 낮은데요 중요한 점은, 헬륨에서는 소리의 속도가 공기보다 약 3배 빠르다는 사실입니다. 소리의 속도는 매질의 밀도와 탄성에 의해 결정되는데, 헬륨은 매우 가벼워서 음파가 훨씬 빠르게 이동합니다. 이때 헬륨이 성도를 채우면 그 공간의 공명 주파수가 크게 상승합니다. 다시 말해, 목 안의 소리를 증폭하는 필터가 고주파를 훨씬 더 강조하도록 바뀌는 것입니다. 이 결과, 성대에서 나온 원래의 소리는 변하지 않았음에도 불구하고, 귀에는 고음 성분이 과도하게 강조된 소리로 전달되며 우리가 헬륨을 마신 사람의 목소리를 얇고 높게 만들어주는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 정철 박사입니다.
헬륨가스는 매우 가벼운 기체입니다. 소리는 매질을통해 전달됩니다 이때 가벼운기체를 매질로 사용하면 그속도가 공기보다 더 빨리지기때문에 소리가 높게 나오는것 입니다