Page 5 - Science Focus (issue20)
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frequency, but the harmonics at higher frequencies        如果您聽過有人吸入氦氣後說話，您或許會描述他們
        are preferentially amplified to a greater extent. On   的聲音為「雞仔聲」，但實際上氦氣並不會改變您的音調；
        the other hand, if one inhales sulfur hexafluoride    相反，它會改變您的音色（timbre/quality）[2]。說話時，
        and speaks, their voice will sound very deep. This    您的聲帶必須振動使附近的空氣亦以相同的頻率振動，這
        is because sulfur hexafluoride, a heavier gas when    頻率被稱為基頻（fundamental frequency）。過程還會
        compared to atmospheric air, will cause the lower     產生一系列振幅（amplitudes）較弱的諧音（harmonics；
        frequencies to resonate more, producing an opposite
        effect [3].                                           又稱泛音（overtones）），它們的頻率是基頻乘以整數後
                                                              倍數。當這些不同頻率的聲波通過聲帶時，由於聲帶共振
            The production of human speech is a very          （resonances）的緣故，它們在振幅上會被放大，不過是不
        complex process. But now, we know we can mess with    同程度地放大，這會反映在響度（loudness）上。某些頻率
        our timbre simply by inhaling gas. Notwithstanding    會傾向被放大得更多，如果用功率 – 頻率圖來顯示的話，
        its entertainment value, inhaling helium can also     那些被放大得更多的頻率的棒就會在圖表上構成共振峰
        be dangerous. Firstly, helium should not be directly
        inhaled from gas canisters, as the high pressure can be   （formants）。正是這些在多個頻率下有著不同振幅的聲波
        dangerous [4]. Instead, you can                       （或者說是它們疊加後形成的波形（waveform））定義我們
        breathe it in safely through a                        每個人獨特的聲線，稱為音色。
        balloon. And while sounding                               由於聲音在氦氣中的傳播比在正常空氣中快得多，因此
        squeaky can be fun, it’s also                         當我們吸入氦氣並說話時，產生的共振和共振峰會移向較高
        not advisable to inhale too                           的頻率 [2]。換句話說，由於聲帶仍然以相同的頻率振動，所
        much helium in one go or
        for too long as your body                             以基頻和諧音的頻率保持不變，而較高頻的諧音就會被選擇
        needs oxygen to survive.                              性地放得更大。另一方面，如果一個人吸入六氟化硫並說話
        So if you do decide to                                時，他們的聲音聽起來就會很低沈。這是因為六氟化硫是一
        play with helium, be                                  種比大氣重的氣體，會導致較低頻的聲音產生更大程度的共
        sure to take necessary                                振，從而產生相反的效果 [3]。
        precautions and stay safe.
                                                                  人類發出不同聲音的過程本身就非常複雜；但是現在，
                                                              我們知道僅通過吸入氣體就可以使我們的音色作出明顯的
                                                              改變。儘管這樣的行為極具娛樂價值，但吸入氦氣也可以很
                                                              危險。首先，我們不應直接從壓縮氣體罐吸入氦氣，因為其
                                                              極大的壓力可以構成危險 [4]；相反，您可以從氦氣球安全地
            您有沒有覺得黑武士和蝙蝠俠低沉而沙啞的聲線聽起來                          吸入氦氣。另外，發出尖銳的奇怪聲音雖然很有趣，但我們
        很吸引？如果我們可以暫時改變自己的聲音搞笑一下，您會                            不建議您一次吸入過多或長時間不停吸入氦氣，畢竟您的身
        想試嗎？聽好了，我將會跟您說一個不太秘密的秘密……氦氣                           體需要氧才能生存。所以如果您決定使用氦氣變聲，請務必
        的力量！排列在貴氣體的第一位，您可能會認為氦氣是一種                            採取必要的安全措施，以策安全。
        像謙謙君子的元素。事實上，氦氣也因其惰性（inertness）
        而廣為人知，貴氣體這個獨有的特性對工業應用至關重要；
        而氦氣亦可以用來製造搞笑效果：吸入氦氣後，人的聲音會
        變得像「經過處理」一樣，音調聽起來似乎被提高 — 這就是
        「氦氣變聲（helium speech）」現象了。所以我想我騙了您，                       References  參考資料：
        氦氣並不能令您的聲音像蝙蝠俠般磁性，而您只會像個米奇                               [1] Hwang, J. (2020, August 22). Chemistry of Helium (Z=2).
        老鼠配音員而已！您可能在派對、電視節目，甚至課堂上見過                                Retrieved from https://chem.libretexts.org/Bookshelves/
                                                                   Inorganic Chemistry/Modules_and_Websites_(Inorganic_
        別人因其娛樂價值而用氦氣變聲。下次您想隱身作怪時，亦                                 Chemistry)/Descriptive_Chemistry/Elements_Organized_
        不妨一試。那氦氣變聲究竟是什麼，什麼原因令氦氣有這種                                 by_Block/2_p-Block_Elements/Group_18%3A_The_Noble_
                                                                   Gases/Z002_Chemistry_of_Helium_(Z2)
        特性呢？
                                                                 [2] Wolfe, J. (n.d.). Speech and helium speech (and very
                                                                   brief notes about the physics of the voice). Retrieved from
            在探討氦氣變聲的原理之前，以下是一些關於氦氣的                                https://newt.phys.unsw.edu.au/jw/speechmodel.html
        基本知識。氦氣於 1868 年在科學家研究太陽時被首次發                             [3] Harvard University. (n.d.). Helium and Sulfur Hexafluoride.
        現 [1]。當科學家把太陽光折射並分散成光譜後，他們觀察                               Retrieved from https://sciencedemonstrations.
                                                                   fas.harvard.edu/presentations/helium-and-sulfur-
        到光譜中出現了一條之前沒有記載的光譜線。經過進一步                                  hexafluoride
        研究後，科學家在 1895 年證明了氦的存在。被冠以化學                             [4] Josefson D. (2000). Imitating Mickey Mouse can be
        符號「He」的氦是人類已知第二輕的元素，科學家亦發現                                 dangerous. BMJ, 320(7237), 732.
        氦的惰性，意味著它很少與其他物質發生化學反應。

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