La voz de los pitufos

  A todos  nos hace gracia, cuando tenemos globos de helio a mano, aspirar este gas para que se nos agudice la voz, como la de los pitufos. Pero en ese momento no nos paramos a pensar qué produce este efecto. La difracción de las ondas sonoras.

  Cuando la trayectoria de una onda se topa con un cambio de medio cambia de dirección. A esto se le conoce como difracción. Esto solo ocurre si dicha trayectoria incide de una manera oblicua a la superficie de cambio de medios y si estos tienen índices de refracción distintos.

  El índice de refracción, , es una medida que determina la reducción de la velocidad de onda al propagarse por un medio homogéneo. Es una característica de cada medio. El índice de refracción de un medio x es la velocidad de la onda usada (en este caso ondas sonoras) en el vacío entre la velocidad de la onda en x.

  En función de los índices de refracción del medio del que se sale y del que se entra variará a mayor o menor la velocidad de la onda, al igual que su trayectoria.

 Para una onda con un ángulo de incidencia  sobre el primer medio (ángulo entre la normal a la superficie y la dirección de propagación de la onda), tendremos que el rayo se propaga en el segundo medio con un ángulo de refracción . Este valor podemos obtenerlo mediante la Ley de Snell.

  Si  es mayor que  implica que 1 es mayor que 2. De donde llegamos a la conclusión de que la velocidad de propagación de la onda en el primer medio es menos que en el segundo. Si  fuera mayor que , lo contrario.

  La velocidad del sonido es directamente proporcional a su frecuencia. De ahí que la variación del medio en el que se propague la onda sonora produzca un cambio en su frecuencia.

  La frecuencia de la onda es lo que marca la gravedad del sonido. Los sonidos más agudos provienen de vibraciones rápidas, por lo tanto frecuencias altas, mientras que los más graves son originados por vibraciones lentas, frecuencias bajas.

Por lo tanto si un sonido es más agudo en un medio que en otro es porque ese medio tiene un índice de refracción menor.

  Esto es lo que ocurre cuando inhalamos helio. Cuando hablamos las ondas sonoras que producimos se propagan en este material, mientras que cuando hablamos en situaciones normales el medio de propagación es aire. El helio tiene un índice de refracción menor que el aire, lo que agudiza nuestra voz aumentando su frecuencia.

  Justo lo contrario sucede con el hexafluoruro de azufre, con un índice de refracción mas bajo que el del aire, lo cual nos produce una voz mucho mas grave, emitida por tanto con menor frecuencia.