Beste Tom,

Het effect treedt niet alleen bij een stem op, maar ook bij blaasinstrumenten. Een hobo-speler bijvoorbeeld kan helium inademen voor hij gaat spelen. Dan klinkt zijn instrument bij dezelfde vingergrepen ineens meer dan een octaaf hoger dan normaal.

De kneep zit 'm in het feit dat een toon met een bepaalde frequentie in een ruimte kan resoneren als de golflengte die bij die frequentie hoort in die ruimte past. In formule:

frequentie = golfsnelheid / golflengte. En in helium heeft geluid een meer dan twee keer zo grote snelheid (890 m/s) als in lucht (340 m/s).

Als de golfsnelheid in een holte of buis groter wordt, dan moet ook de frequentie groter worden om ervoor te zorgen dat de golflengte even groot kan blijven. Want dat is weer nodig  voor de resonantie in de holtes in je hoofd, resp. de lengte van het instrument. De golven moeten in je hoofdholtes passen, anders resoneren ze niet en dan is je stem onhoorbaar.

Het verband tussen golflengte en snelheid zie je in de animatie op deze website in de interactieve bijles over golven

Het plaatje in de bijlage illustreert het ook, het komt uit een prima beschrijving in het Engels van staande golven en boventonen op de site van universiteit van New South Wales.

Dan kun je je nog afvragen hoe je stembanden die hoge frequentie ineens produceren.  Je doet er immers geen moeite voor... Het antwoord is dat je stembanden altijd ook die hoge tonen voortbrengen, maar ze vallen niet op omdat ze mengen met de lage grondtoon van de stem. Voor die lage toon is in heliumgeval geen kans meer in de resonerende holtes van je hoofd, dus die valt gewoon weg. Blijven de boventonen over en die klinken dus als de stem van Donald Duck.

Heb je het al eens geprobeerd? Niet teveel en niet te lang, je kan op helium niet leven.