ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Флуктуации и шумы из "Элементы статистической механики, термодинамики и кинетики " Однако существование флуктуаций есть принципиальная черта больцмановской картины мира. Эта картина получила безоговорочное признание только после того, как в начале века Эйнштейн, Смолуховский, Перрен и другие, изучая свойства броуновского движения, доказали реальность флуктуаций . Поэтому нам важно будет убедиться не столько в их ненаблюдаемой малости — если что-то невозможно наблюдать, так ли уж это важно — сколько в том, что они реально существуют. [c.42] В наше время для этой цели не нужно обращаться к броуновскому движению. Потому что сейчас основная профессия флуктуаций состоит в том, что они проявляются в виде шумов-измери- тельных устройств, приводя к дрожанию стрелок измерительных приборов, пляске цифр на цифровом табло или к ряби на экране осциллографа. Тем самым они ограничивают точность физических измерений. [c.42] Малость флуктуаций связана с тем, что макроскопические системы состоят из множества независимых (или почти независимых) подсистем, каждая из которых действует сама по себе. Продемонстрируем это сначала на примере флуктуаций числа частиц газа. [c.42] Много это или мало, можно понять, введя в рассмотрение скорость центра масс газа У = Т /Мтп, где т —масса частицы. [c.44] Отсюда видно, что скорости, возникающие из-за флуктуаций полного импульса, много меньше тех характерных скоростей, с которыми движутся частицы, если ЛГ 1. Наблюдать такие флуктуации в механических системах невозможно. [c.44] В частности, флуктуации числа электронов, проходящих через соответствующий измерительный прибор, приводят к флуктуациям тока, которые называют дробовым шумом. [c.44] Флуктуации полного импульса такого заряженного газа приводят к возникновению в проводнике случайного тока, в результате чего на его концах появляется случайное напряжение. Это и есть тепловой шум, называемый иногда джонсоновским. [c.45] ЧТО иное как джоулево тепло. Если ток силой I протекает по сопротивлению Я, то производимое за время т джоулево тепло равно i R т. [c.46] И такое же по порядку величины увеличение энергии хаотического движения произойдет в результате рассасывания за время т флуктуации электрического тока величиной I . Точное значение этой энергии зависит от того, по какому закону нарастает и спадает флуктуация, как именно определяется само это время т и т.д. Оно нам не существенно, так как мы хотим сделать лишь оценки. [c.46] Усредняющее действие прибора свелось просто к замене истинной длительности флуктуации т на ее длительность, затянутую прибором т . [c.47] Из этих формул видно, что при заданных условиях на входе прибора, т.е. при заданных и и /2, можно уменьшить величину шумов на выходе, увеличивая время инерционности приборах , т.е. в конечном итоге —время измерения. [c.48] Вернуться к основной статье