Un type important de résonateur aux caractéristiques acoustiques très différentes est le résonateur de Helmholtz, nommé d’après le physicien allemand Hermann von Helmholtz. Essentiellement une sphère creuse avec un col court et de petit diamètre, un résonateur de Helmholtz a une seule fréquence de résonance isolée et aucune autre résonance en dessous d’environ 10 fois cette fréquence. La fréquence de résonance (f) d’un résonateur de Helmholtz classique, illustré à la figure 8, est déterminée par son volume (V) et par la longueur (L) et la surface (A) de son col :où S est la vitesse du son dans l’air. Comme pour les tubes dont il a été question plus haut, la valeur de la longueur du col doit être donnée comme la longueur effective, qui dépend de son rayon.

La résonance isolée d’un résonateur de Helmholtz l’a rendu utile pour l’étude des sons musicaux au milieu du XIXe siècle, avant que les analyseurs électroniques ne soient inventés. Lorsqu’un résonateur est maintenu près de la source d’un son, l’air qu’il contient se met à résonner si le son à analyser possède une composante spectrale à la fréquence du résonateur. En écoutant attentivement le son d’un instrument de musique doté d’un tel résonateur, il est possible d’identifier les composantes spectrales d’une onde sonore complexe telle que celles générées par les instruments de musique.

La cavité d’air d’un instrument à cordes, comme le violon ou la guitare, fonctionne acoustiquement comme un résonateur de type Helmholtz, renforçant les fréquences proches du bas de la gamme de l’instrument et donnant ainsi au son de l’instrument plus de force dans sa gamme basse. Le filtre passe-bande acoustique illustré à la figure 3D utilise un résonateur de Helmholtz pour absorber une bande de fréquences de l’onde sonore passant dans un conduit d’air, puis les réémettre avec la phase opposée, de sorte qu’elles interfèrent de manière destructive avec l’onde entrante et provoquent son atténuation. Les grandes cruches utilisées dans un orchestre de cruches fonctionnent également comme des résonateurs de Helmholtz, résonnant à une seule basse fréquence lorsque de l’air est soufflé à travers leurs ouvertures. Les diapasons sont souvent montés sur des boîtes, car la cavité d’air d’une boîte oscille comme un résonateur de Helmholtz et assure le couplage entre le diapason et l’air extérieur.