Флуктуации
(от лат. fluctuatio – колебание)
случайные отклонения наблюдаемых физических величин от их средних значений. Ф. происходят у любых величин, зависящих от случайных факторов и описываемых методами статистики (см. Случайный процесс). Количественная характеристика Ф. основана на методах математической статистики (См. Математическая статистика) и вероятностей теории (См. Вероятностей теория). Простейшей мерой Ф. величины х
служит её Дисперсия
σ 2 x
, т.
е. средний квадрат отклонения х
от её среднего значения x =
В статистической физике (См. Статистическая физика) наблюдаемые значения физических величин очень близки к их средним статистическим значениям, т. е. Ф., вызванные случайным тепловым движением частиц (например, Ф. средней энергии, плотности, давления), очень малы. Однако они имеют принципиальное значение, ограничивая пределы применимости термодинамических понятий лишь большими (содержащими очень много частиц) системами, для которых Ф.
значительно меньше самих флуктуирующих величин. Существование Ф. уточняет смысл второго начала термодинамики (См. Второе начало термодинамики):
утверждение о невозможности вечного двигателя 2-го рода остаётся справедливым, но оказываются возможными Ф. системы из равновесного состояния в неравновесные, обладающие меньшей энтропией (См. Энтропия);
однако на основе таких Ф. нельзя построить вечный двигатель 2-го рода. Для средних величин остаётся справедливым закон возрастания энтропии в изолированной системе.
С помощью Гиббса распределений (См. Гиббса распределение) можно вычислить Ф. в состоянии статистического равновесия для систем, находящихся в различных физических условиях; при этом Ф. выражаются через равновесные термодинамические параметры и производные потенциалов термодинамических (См. Потенциалы термодинамические). Например, для систем с постоянным объёмом V
и постоянным числом частиц N,
находящихся в контакте с термостатом (с температурой Т
), каноническое распределение Гиббса даёт для Ф. энергии (Е
): kT) 2 C V ,
где k
– Больцмана постоянная , C V –
теплоёмкость при постоянном объёме. Такое же выражение для Ф. справедливо и в случае квантовой статистики, различаются лишь явные выражения для C V .
Для систем с постоянным объёмом в контакте с термостатом и резервуаром частиц большое каноническое распределение Гиббса даёт для Ф. числа частиц: Для более детальной характеристики Ф. нужно знать функцию распределения их вероятностей. Вероятность w
(x 1 ,..., х п
)
Ф. некоторых величин x 1 ,..., х п
из состояния неполного термодинамического равновесия с энтропией S
(,...,
) в состояние с энтропией S
(x 1 ,..., х п
) определяется формулой Больцмана: w
(x 1 ,..., х п
)/w
(χ̅ 1 ,..., x̅ n
) = exp {S
(x 1 ,..., х п
) – S
(χ̅ 1 ,..., x̅ n
)} (поскольку энтропия равна логарифму статистического веса (См. Статистический вес),
или термодинамической вероятности состояния). Под энтропией состояния неполного равновесия понимают энтропию вспомогательного равновесного состояния, которое характеризуется такими же средними значениями x i ,
как и данное неравновесное. Для малых Δx i
= x i – x i
эта формула переходит в распределение Гаусса: w
(x 1 ,..., х п
) = А где А –
константа, определяемая из условия нормировки вероятности к 1. Можно найти не только Ф. величин x i ,
но и корреляции между ними
(температура связана со средней энергией), объёма и давления: А (х, t
), В
(х, t
),
зависящих от координат (x
) и времени (t
), вообще говоря, имеют место пространственно-временные корреляции между их Ф. в различных точках пространства в различные моменты времени: функции F
называются пространственно-временными корреляционными (или коррелятивными) функциями и в состоянии статистического равновесия зависят лишь от разностей координат и времени. Функции F
для плотности (n
) числа частиц Ф. связаны с неравновесными процессами (См. Неравновесные процессы). Такие неравновесные характеристики системы, как кинетические коэффициенты (см. Кинетика физическая),
пропорциональны интегралам по времени от временных корреляционных функций потоков физических величин (формулы Грина – Кубо). Например, электропроводность пропорциональна интегралу от корреляционных функций плотностей токов, коэффициенты теплопроводности, вязкости, диффузии пропорциональны соответственно интегралам от корреляционных функций плотностей потоков тепла, импульса и диффузионного потока. В общем случае существует связь между Ф. физических величин и диссипативными свойствами системы при внешнем возмущении. Реакция системы на некоторое возмущение (т. е. соответствующее изменение некоторой физической величины) определяется т. н. обобщённой восприимчивостью, мнимая часть которой пропорциональна фурье-компоненте временной корреляционной функции возмущений, связанных с данным воздействием (флуктуационно-диссипативная теорема). Ф. в системах заряженных частиц проявляются как хаотические изменения потенциалов, токов или зарядов; они обусловлены как дискретностью электрического заряда, так и тепловым движением носителей заряда. Эти Ф. являются причиной электрических Шум ов и определяют предел чувствительности приборов для регистрации слабых электрических сигналов (см. Флуктуации электрические).
Ф. можно наблюдать по рассеянию света: случайные изменения плотности среды из-за Ф. вызывают случайные изменения по объёму показателя преломления, и в однородной по составу среде или даже в химически чистом веществе может происходить рассеяние света, как в мутной среде. Это явление особенно заметно в бинарных растворах при температуре, близкой к критической температуре расслаивания, – т. н. критическое рассеяние света. Ф. также очень велики в критической точке равновесия жидкость – пар (см. Критические явления). Ф. давления проявляются в броуновском движении (См. Броуновское движение) взвешенных в жидкости (или газе) малых частиц под влиянием нескомпенсированных точно ударов молекул окружающей среды. Д. Н. Зубарев.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия
.
1969-1978
.
где черта сверху означает статистическое усреднение. Эквивалентной мерой Ф. является Квадратичное отклонение Ox,
равное корню квадратному из дисперсии, или его относительная величина δ x
= σ х /х.
Химический потенциал. В приведённых примерах флуктуируют пропорциональные объёму (т. н. экстенсивные) величины. Их относительные квадратичные Ф. N (нормальные Ф.) и, следовательно, очень малы. В точках фазовых переходов Ф. сильно возрастают, и их относительное убывание с N
может быть более медленным.
,
Смотреть что такое "Флуктуации" в других словарях:
- (от лат. fluctuatio колебание) случайные отклонения физических величин от их средних значений; происходят у любых величин, зависящих от случайных факторов. В статистической физике флуктуации вызываются тепловым движением частиц системы.… … Большой Энциклопедический словарь
- (от лат. fluctuatio колебание), случайные отклонения физ. величин от их ср. значений. Ф. происходят у любых величин, зависящих от случайных факторов. Количеств. хар ка Ф. основана на методах матем. статистики и теории вероятностей. Простейшей… … Физическая энциклопедия
- (от лат. fluctuatio колебание) 1) отклонения от средних (нормальных) значений, происходяцие в политических, социальных, эконгомических процессах. Термин применялся Питиримом Александровичем Сорокиным (1889 – 1968) при исследовании проблем… … Политология. Словарь.
Современная энциклопедия
Случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц; вызываются тепловым движением частиц или квантовомеханическими эффектами. Примером термодинамических флуктуаций являются флуктуации… … Википедия
Флуктуации - (от латинского fluctuatio колебания), случайные отклонения характеризующих систему физических величин от их средних значений. Обусловлены тепловым движением частиц системы. Флуктуации давления проявляются в броуновском движении. Флуктуации… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
- (от лат. fluctuatio колебание) случайные отклонения наблюдаемых величин от их средних значений. Ф. происходят у любых величин, зависящих от случайных факторов и описываемых методами статистики. Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
флуктуации - Быстрые колебания уровня сигнала или отклонения параметра от заданного значения в течение пренебрежимо малого промежутка времени. См. group delay . [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под… … Справочник технического переводчика
ФЛУКТУАЦИИ - беспорядочные отклонения физ. величин от их средних значений. Явление зависит от случайных факторов и обусловлено дискретной (атомной) структурой вещества, квантовым характером излучения и тепловым движением частиц. Количественная характеристика… … Большая политехническая энциклопедия
ФЛУКТУАЦИЯ
ФЛУКТУАЦИЯ
(лат. fluctuatio - беспокойное движение). Колыхание, колебание, колебательное движение жидкостей, особенно чувство зыбления, испытываемое рукою при наложении её на плоскость, заключающую в себе жидкость, как напр. при нарывах.
Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н. , 1910 .
ФЛУКТУАЦИЯ, ФЛЮКТУАЦИЯ
[лат. fluctuation - колебание, нестойкость] - цикличное колебание, нестабильность; отклонение от состояния равновесия, от нормы.
Словарь иностранных слов.- Комлев Н.Г. , 2006 .
Флуктуа́ция
Флюктуация (лат. fluctuatio колебание)
1) случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа частиц, от её среднего значения; напр, временное, случайное отклонение от равномерного распределения молекул в газе или жидкости, возникающее в результате теплового движения, или ф. плотности населения в пределах страны;
2) мед. ощущение одной рукой колыхания, получаемого при толчкообразных движениях пальцев другой руки над скоплениями жидкости в полостях.
Новый словарь иностранных слов.- by EdwART, , 2009 .
Флуктуация
и флюктуация, флуктуации, мн. нет, ж. [латин. fluctuatio – колебание ] (науч.). Колебание.
Большой словарь иностранных слов.- Издательство «ИДДК» , 2007 .
Флуктуация
и, ж.
( лат.
flūctuātio колебание).
флюктуация
спец.
Случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа элементов, от ее среднего значения. Ф
. молекул в жидкости
. Ф
. плотности населения
.
||
Ср.
дисперсия .
Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык , 1998 .
Синонимы :
Смотреть что такое "ФЛУКТУАЦИЯ" в других словарях:
Случайные изменения; отклонение, флюктуация Словарь русских синонимов. флуктуация сущ., кол во синонимов: 4 колебание (59) … Словарь синонимов
- (англ. fluctuation) Феномен виртуализации психологии эстетического восприятия. В восприятии виртуальной реальности участвует ряд органов чувств. Колеблющееся, мерцающее, зыбкое, текучее «флуктуационное» восприятие, спровоцированное… … Энциклопедия культурологии
И флюктуация, флуктуации, мн. нет, жен. (лат. fluctuatio Колебание) (научн.). Колебание (см. колебаться в 1 и 4 знач.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
- (от лат. fluctuatio колебание) англ. fluctuation; нем. Fluktuation. 1. В генетике общее название случайных колебаний выраженности наследуемого признака у генетически родственных особей. 2. В математической статистике случайные отклонения значений … Энциклопедия социологии
От. лат. fluctuatio волнение, колебание 1. Колебания обменного курса 2. Многократно изменяющееся значение величины, размах ее колебаний Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
флуктуация - EN fluctuations set of unwanted non periodic deviations of relatively long duration with respect to an average value of the measured or supplied quantity, which occur more or less randomly NOTE - Fluctuation are… … Справочник технического переводчика
флуктуация - 3.4 флуктуация: Случайное отклонение значения физической величины от ее среднего значения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- (от лат. fluctuatio колебание) термин, характеризующий любое колебание или любое периодическое изменение. В квантовой механике случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из… … Википедия
флуктуация - fliuktuacija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Atsitiktinio dydžio vertės nuokrypis nuo jo vidutinės vertės, pvz.: slėgio fliuktuacija, elektros srovės stiprio fliuktuacija, įtampos fluktuacija. atitikmenys: angl.… …
флуктуация - fliuktuacija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nereguliarus laikinis dydžio kitimas tarp dviejų ribinių verčių. atitikmenys: angl. fluctuation vok. Fluktuation, f; Schwankung, f rus. флуктуация, f pranc. fluctuation, f … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Книги
- Код бестселлера , Мэттью Джокерс. «Если верить расхожему мнению, любой бестселлер – аномалия. Удачная флуктуация на рынке. Интересный мутант. Черный лебедь. Но если это правда, то, единожды найдя писателя, способного выдавать… электронная книга
Флуктуациями называют небольшие нерегулярные, хаотические изменения какой-либо физической величины. Так изменяется, например, длина колонны марширующих солдат, и если мы говорим, что колонна растянулась на сто метров, то мы хорошо понимаем, что это ее средняя длина и что в разные моменты времени она может быть на несколько метров длиннее или короче.
В физике под флуктуациями обычно понимают хаотические изменения какой-либо величины, связанные с тепловыми движениями или же с квантовыми эффектами (см. Квантовая механика). Известно, что температура одноатомного газа определяется кинетической энергией атомов. Но из-за столкновений атомов энергия каждого из них не остается постоянной, а все время изменяется. Если взять большой объем газа, то энергия, усредненная по всем атомам, будет практически постоянна. Если же газа в сосуде мало, то флуктуации энергии будут больше. Величина флуктуации обратно пропорциональна корню квадратному из числа частиц N. Это значит, что температура газа, находящегося в тепловом равновесии, на самом деле не строго равна , а изменяется все время в пределах от до , где величина . Так как число атомов обычно велико, то очень мало (напомним, что 4 г гелия содержат частиц).
Флуктуируют и другие физические величины. Давление газа на стенку сосуда складывается из ударов отдельных частиц. Его можно считать постоянным только за такие промежутки времени, когда число ударов о стенку очень велико. И в этом случае флуктуация давления пропорциональна .
Если в газе или в жидкости находится маленькая пылинка, то из-за хаотических ударов молекул с разных сторон ее координаты будут хаотически изменяться. Пылинка будет двигаться по хаотической траектории. Это явление, называемое броуновским движением, было объяснено А. Эйнштейном и послужило в свое время доказательством реальности существования молекул.
Флуктуации температуры и давления газа измерить трудно. Сравнительно проще измерить флуктуации электрических величин. Так, в проводнике, не подсоединенном ни к какому источнику тока, возникает флуктуационный ток, величина и направление которого хаотически изменяются. Такой флуктуационный ток или связанную с ним флуктуационную электродвижущую силу можно вычислить и измерить. Ее величина оказывается пропорциональной . Так как в формулы входит абсолютная температура, то измерение флуктуации проводят для точного определения температуры.
В потоке света, в лазерном пучке причиной флуктуаций служит также квантовая природа света: свет поступает на прибор не непрерывным потоком, а квантами, временные интервалы между которыми хаотически изменяются.
Измерение квантовых флуктуаций, зависящих от температуры, используют в метрологии.
Флуктуацией называется отклонение какой-либо величины, вероятности или закона, от наиболее вероятного значения. Данное явление может быть применено к различным сферам человеческой деятельности. Она распространена по большей части в физике электричества, но также используется в обыденной жизни и литературных произведениях
Чем вызывается
До сих пор не было установлено точных причин появления флуктуации. Случай проявления такого отклонения заметил голландский физик – Хендрик Казимир. В его работе приведен пример квантовомеханических флуктуаций, под воздействием которых незаряженные частицы притягиваются друг к другу в вакууме.
Где возникают и к чему приводят
Явление наблюдается в различных дисциплинах в физике. Но чаще всего его описывают при изучении электрических сил атомов.
Металл
Доказано, что флуктуации приводят к хаотическому изменению характеристик заряженных частиц. Считается, что это вызвано тепловым эффектом, которые они вызывают при движении в проводнике. Их влияние можно заметить по выходному сигналу , который приобретает помехи и шумы.
Влияние температур, на появление флуктуаций и их интенсивность доказал шведский ученый Гарри Найквист, назвавший эффект «тепловым шумом». В своей работе он использовал в качестве проводника металлические стержни. Кристаллическая сетка металлов обладает большим количеством свободных электронов, способных передать заряд.
Однако малая длина их свободного пробега приводит к большим тепловым эффектам. Найквист доказал, что на появление отклонений влияет только температура проводника, в то время как разница потенциалов, приложенных к концам стержней, не оказывает существенного влияния на процесс.
Неметалл
Однако, при исследовании неметаллических электродов, тепловая теория не работает. Считается, что в них погрешности появляются из-за пространственного изменения частиц проводника. Причем степень отклонения величин потенциала заряженных частиц в них намного выше, чем в металле. В пример Найквисту, данный эффект имеет название «дробовой шум».
Степень частоты появления отклонений зависит наличия свободных ионов в материале и объеме, изучаемой среды. При исследовании газоразрядных катодов, были обнаружены медленные флуктуации. Их изменение было сопоставлено с изменением температуры емкости с ионами.
Полупроводники
Физические особенности полупроводников привели к тому, что в них образуются новые механизмы появления флуктуаций. Появление погрешности связывают с хаотичным процессом генерации и распределения электронов и дырок. Такой эффект был назван «генерационно-рекомбинационный шум. Так как в полупроводниках носителем зарядов являются частицы, из-за их теплового движения появляются отклонения, названные «диффузионный шум».
Полупроводниковые приборы объединяют в себе такие виды флуктуации как:
- Дробовые.
- Генерационно-рекомбинационные.
- Диффузионные.
Распределяются погрешности по времени и интенсивности влияния носителя заряда. При пропускании низкочастотных токов через полупроводник, замечено появление погрешностей, вызванных дефектами в кристаллической решетке материала. Их назвали «модуляционными шумами».
Квантовая физика
Работающая с первостепенными элементами и порциями энергии квантовая физика, тоже сталкивается с данным явлением. Однако здесь оно проявляется в меньшей степени, являясь продуктом спонтанных излучений квантовых усилителей.
Флуктуация в обычной жизни
Большее влияние на жизнь человека оказывают электротехнические погрешности. Они связаны с параметрами проводников и источников питания. На их появление могут повлиять:
- Возраст проводника.
- Температура среды.
- Целостность и чистота материала.
- Нестабильности питания.
- И другие физические дефекты.
Отклонения приводят к тому, что видоизменяется график амплитудно-частотной характеристики приборов.
Числовое значение
Физики смогли благодаря гармоническому осциллятору определить энергию самой устойчивой волны, к образованию которых приводит флуктуация. Для ее нахождения использовалась теория Альберта Эйнштейна и закон Джоуля-Ленца. При объединении формул получается формула Найквиста.
Обыденная жизнь
Понятие флуктуации в обычной жизни применяется, когда нужно указать на отклонение от наиболее вероятного результата . В книге братьев Стругацких «Стажеры». В ней человека называли «Гигантской флуктуацией», это связывали с большим отклонением событий его жизни от теории вероятности. Его преследовала череда событий, которые были настолько маловероятны, что нарушали законы математики. Таким образом, понятие из научного мира удачно интегрировалось в повседневный обиход человека.
ФЛУКТУАЦИЯ
ФЛУКТУАЦИЯ
(лат. fluctuatio - беспокойное движение). Колыхание, колебание, колебательное движение жидкостей, особенно чувство зыбления, испытываемое рукою при наложении её на плоскость, заключающую в себе жидкость, как напр. при нарывах.
Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н. , 1910 .
ФЛУКТУАЦИЯ, ФЛЮКТУАЦИЯ
[лат. fluctuation - колебание, нестойкость] - цикличное колебание, нестабильность; отклонение от состояния равновесия, от нормы.
Словарь иностранных слов.- Комлев Н.Г. , 2006 .
Флуктуа́ция
Флюктуация (лат. fluctuatio колебание)
1) случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа частиц, от её среднего значения; напр, временное, случайное отклонение от равномерного распределения молекул в газе или жидкости, возникающее в результате теплового движения, или ф. плотности населения в пределах страны;
2) мед. ощущение одной рукой колыхания, получаемого при толчкообразных движениях пальцев другой руки над скоплениями жидкости в полостях.
Новый словарь иностранных слов.- by EdwART, , 2009 .
Флуктуация
и флюктуация, флуктуации, мн. нет, ж. [латин. fluctuatio – колебание ] (науч.). Колебание.
Большой словарь иностранных слов.- Издательство «ИДДК» , 2007 .
Флуктуация
и, ж.
( лат.
flūctuātio колебание).
флюктуация
спец.
Случайное отклонение величины, характеризующей систему из большого числа элементов, от ее среднего значения. Ф
. молекул в жидкости
. Ф
. плотности населения
.
||
Ср.
дисперсия .
Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык , 1998 .
Синонимы :
- ФЛУАТЫ
- ФЛУОЦЕРИТ
Смотреть что такое "ФЛУКТУАЦИЯ" в других словарях:
флуктуация - случайные изменения; отклонение, флюктуация Словарь русских синонимов. флуктуация сущ., кол во синонимов: 4 колебание (59) … Словарь синонимов
Флуктуация - (англ. fluctuation) Феномен виртуализации психологии эстетического восприятия. В восприятии виртуальной реальности участвует ряд органов чувств. Колеблющееся, мерцающее, зыбкое, текучее «флуктуационное» восприятие, спровоцированное… … Энциклопедия культурологии
ФЛУКТУАЦИЯ - и флюктуация, флуктуации, мн. нет, жен. (лат. fluctuatio Колебание) (научн.). Колебание (см. колебаться в 1 и 4 знач.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
ФЛУКТУАЦИЯ - (от лат. fluctuatio колебание) англ. fluctuation; нем. Fluktuation. 1. В генетике общее название случайных колебаний выраженности наследуемого признака у генетически родственных особей. 2. В математической статистике случайные отклонения значений … Энциклопедия социологии
ФЛУКТУАЦИЯ - От. лат. fluctuatio волнение, колебание 1. Колебания обменного курса 2. Многократно изменяющееся значение величины, размах ее колебаний Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
флуктуация - EN fluctuations set of unwanted non periodic deviations of relatively long duration with respect to an average value of the measured or supplied quantity, which occur more or less randomly NOTE - Fluctuation are… … Справочник технического переводчика
флуктуация - 3.4 флуктуация: Случайное отклонение значения физической величины от ее среднего значения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Флуктуация - (от лат. fluctuatio колебание) термин, характеризующий любое колебание или любое периодическое изменение. В квантовой механике случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из… … Википедия
флуктуация - fliuktuacija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Atsitiktinio dydžio vertės nuokrypis nuo jo vidutinės vertės, pvz.: slėgio fliuktuacija, elektros srovės stiprio fliuktuacija, įtampos fluktuacija. atitikmenys: angl.… …
флуктуация - fliuktuacija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nereguliarus laikinis dydžio kitimas tarp dviejų ribinių verčių. atitikmenys: angl. fluctuation vok. Fluktuation, f; Schwankung, f rus. флуктуация, f pranc. fluctuation, f … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Книги
- Код бестселлера , Мэттью Джокерс. «Если верить расхожему мнению, любой бестселлер – аномалия. Удачная флуктуация на рынке. Интересный мутант. Черный лебедь. Но если это правда, то, единожды найдя писателя, способного выдавать… Купить за 249 руб электронная книга
