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我刚才 与 赵凯华 通了电话 专门请教了关于 吸入氦气会升高声音频率的波动机理，赵凯华老师 的态度： 就是坚决不相信氦气居然会改变声波频率。 他说 声波的频率与介质的种类无关，但声速可以被介质改变。 |
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我刚才 与 赵凯华 通了电话 专门请教了关于 吸入氦气会升高声音频率的波动机理，赵凯华老师 的态度： 就是坚决不相信氦气居然会改变声波频率。 他说 声波的频率与介质的种类无关，但声速可以被介质改变。 |
| 氦气不能使音源发出的频率改变，但能改变音源中各种频率成分的衰减程度，能够改变拾音器位置的频响曲线。介质改变的是传输特性。赵老师是对的。 |
| 你用一个没有消除声短路的喇叭播放正常语音，在氦气介质中也照样会出现那个现象，声短路造成的低频成分衰减也大于在空气中，使听到的声音变尖锐，失去了浑厚的低频音色。这里并没有一丝一毫的频率变高。 |
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对【3楼】说： 声波的能量流密度（声音强度）计算公式：I =0.5du(Aω)^2，其中d为媒介的质量密度，u则为声速，A为振幅，ω即为声波频率，I 为守恒量（即能量守恒）。 应为有 u^2=γRT/M，因为 d=ρM，故有 M=d/ρ，即有u^2=γRTρ/d 或 d=γRTρ/u^2 ，最后有 I =0.5γRTρAAωω/u=0.5γpAAωω/u=0.5γpAAωω√(M/γRT)，其中 p=ρRT 对于 分子量不同 热运动自由度数相同的 两种理想气体 如 氦气 与 氩气 ，温度相同 压强也相同的两段衔接的气体声媒介在传播声波的过程，依据能量守恒关系式： I =0.5γpAAωω√(M/γRT)可知，因介质的摩尔分子量M的不同，其中声波的频率ω也必然跟着变。 |
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声波的频率是由声源产生的。你给喇叭通入多少赫兹的音频交流电，喇叭就发出多少赫兹的音频。喇叭纸盆的振动频率取决于线圈中流过的电流频率。这是因果关系。至于介质能不能忠实地把喇叭的各种振动频率都传播出去则是另一回事。声音所到之处，不会接收到声源中没有的频率。但可能不能完全收到声源中所有的频率。
你的式子推导频率是本末倒置。欧姆定律是I=U/R，这是欧姆定律的正确表达。写成R=U/I，对于电路中的测量、计算是可以的，但物理意义是不正确的。你的公式即使什么问题都没有，但没有声源，也就没有什么能流密度。那么声源发出什么频率的声音并不是介质密度所决定的，而是声源（比如喇叭）中通过的电流频率所决定的。我给它通1千赫的电流，声波频率就是1千赫，我给它通20赫兹的电流，它发出的声波就是20赫兹的。你用声源发出的声波频率代入你的式子才是正确的。 |
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对【3楼】说： 赵凯华 并没有说 氦气能够使声源中低频成分衰减较快。 至于 氦气 改变声音频率的具体机理是什么，赵凯华并没表态，我问 赵老师 当人吸入氦气后再说话 就会变得尖调，这是因为什么机理 是不是 氦气不肯传递声音中低频成分 的缘故，赵凯华老师说 这根本不可能，氦气对任何频率的声波的传播都是公平的，我问那为什么 由氦气传递过来的声音就会变得尖调，他说根本不可能出现这种现象。赵老师 肯定地说： 人吸入氦气后 说话的声音决不会变尖调。 所以 王普霖 的猜想 得不到 赵老师的认同。 我依据能量守恒定律 即声音的能流密度应该守恒的基本原理 严格证明 声波频率 必然 与介质的分子量有关。 声波在均匀介质中作可逆（无损耗等幅） 传播 原则上是允许存在的理想情形。即在一个声道中其中有一段是氦气作为传声介质，其余是氩气作为传声介质，氦气与氩气交界处有弹性薄膜隔开声波在这样的声道内可逆传输即保持能流密度守恒的无损耗传输。 声波的能量流密度（声音强度）计算公式：I =0.5du(Aω)^2，其中d为媒介的质量密度，u则为声速，A为振幅，ω即为声波频率，I 为守恒量（即能量守恒）。 应为有 u^2=γRT/M，因为 d=ρM，故有 M=d/ρ，即有u^2=γRTρ/d 或 d=γRTρ/u^2 ，最后有 I =0.5γRTρAAωω/u=0.5γpAAωω/u=0.5γpAAωω√(M/γRT)，其中 p=ρRT 对于 分子量不同 热运动自由度数相同的 两种理想气体 如 氦气 与 氩气 ，温度相同 压强也相同的两段衔接的气体声媒介在传播声波的过程，依据能量守恒关系式： I =0.5γpAAωω√(M/γRT)可知，因介质的摩尔分子量M的不同，其中声波的频率ω也必然跟着变。
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你用一只手，伸开手掌，反复前后推动空气，你推动空气的频率很低，手掌运动方向压缩的空气会从手心流到手背，再从手背流到手心，这个低频就传播不了多远。你能带给空气的只是手掌前后的局部扰动，空气还来不及被压缩，就从手掌四周环绕回去了，空气的振动气流从手的四周短路掉了，低频传播不远。你把手掌换成等面积的、机器带动前后运动的木板、纸板、铁板，随着振动频率的增高，这种对空气的扰动距离就会增加。虽然依然存在声短路，但高频率的振动使得空气来不及流动就被压缩，声音就能向前后传播得远。这是从声源处的声短路方面进行的分析。
再分析介质，还是用手掌前后推动，但你推动的介质不是空气，而是是水、黏粥、软面团、硬面团、木板、铁板等物质，低频传播的距离就增加了。这里由软到硬、由可以有声短路到无声短路的变化就一目了然了。流动性越强、分子质量越小的介质越容易形成环流、越能够形成声短路。 在这种声源上，如果有很多频率的振动产生，那么高频的传播距离就比低频的传得远，指向性也尖锐。人声也好，喇叭发人声好，原本都是存在各种配比合适的（不失真）振动，传播出去的声音却取决于介质特性和声短路通道的存在与否。低频成分衰减多了就造成声音发得清脆，而不是产生了更高的频率。声源发出100个频率点、等幅度的声音，在接收端也只能接收到100个频率点的声音，但是各种频率的幅度不再相等。传播声音的介质如果不存在非线性，比如不存在限幅物体，就不能产生新的频率。这就是频率不变性。 在有限幅器存在时，比如你用手小幅度推拉一个风箱，做简谐振动时，这个空气的压缩是简谐的，频率和你推拉的频率一样。当你大幅度推拉风箱时，风箱活塞撞击到汽缸的两个端面，这时气流的频率中，除了你推拉风箱的频率——基频，还出现了基频整倍数的频率——谐波。这也和你那个随摩尔分子量不同连续升高的频率完全不同。你说的那个频率变高的机理不存在。我们讨论的介质也是不存在限幅器的，因此没有产生谐波频率的机理。 声带发声、风琴发声、各种吹奏乐发声，气流只作为激励能源，气流本身并无频率。声带的张紧度、谐振腔的尺寸、发声簧片的固有频率才是产生各种频率的主要因素。声带张紧后靠气流冲击发声，如同手掌前后推空气，而声带间的缝隙正是声短路的通道。一个音叉、或乐器的簧片、或琴弦产生的频率，主要决定因素是它自身的固有频率。不同的空气介质对这个频率不能说一点影响没有，但微乎其微，没有空气它们也能振动。但把这些声音传播到外面，就取决于介质的特性了。能不能原样传播出去就和介质的流动性、黏性、弹性相关联了。但介质的这些特性都不能改变声源发出的原有频率，只能产生幅频特性的不同。 |