Флуктуація (фізика)

Флуктуа́ція або флюктуа́ція — випадкове відхилення значення фізичної величини від середнього в певній ділянці простору чи в певний момент часу.

Величини флуктуацій у фізиці зазвичай описуються середньо-квадратичним відхиленням. Позначивши середнє значення величини через $<x>$, а флуктуацію через $\mathrm{\Delta }x$:

$\mathrm{\Delta }x=x-<x>$

Однак, середнє арифметичне цієї величини дорівнює нулю:

$<\mathrm{\Delta }x>=<(x-<x>)>=<x>-<x>=0$

Тому в якості характеристики флуктуацій беруть середню квадратичну флуктуацію $\sqrt{<(\mathrm{\Delta }x{)}^2>}$.

У статистичній фізиці доводиться, що відносна флуктуація адитивної величини (тобто такої, значення якої для тіла дорівнює сумі значень для окремих його частин) обернено пропорційна кореню квадратному з числа $N$ молекул, що утворюють тіло:

$\frac{\sqrt{<(\mathrm{\Delta }x{)}^2>}}{<x>}\propto \frac{1}{\sqrt{N}}$

Флуктуації відіграють велику роль у різних фізичних процесах Характерним прикладом фізичного явища, в якому визначальними є флуктуації його характеристик є Броунівський рух. Він зумовлений флуктуаціями тиску, що діють на частинки розмірів порядку броунівських. Саме флуктуаціями величини тиску зумовлено також і таке явище як акустичний шум.

Для екстенсивної фізичної величини, тобто величини, значення якої збільшується з розмірами тіла чи числа частинок в ньому, величина флуктуацій у стані термодинамічної рівноваги пропорційна кореню квадратному з числа частинок. Відносна величина флуктуації обернено пропорційна кореню з числа частинок. З огляду на це відносні флуктуації екстенсивних термодинамічних величин для макроскопічних тіл дуже малі.

Див. також

• Флуктуативно-дисипативна теорема
• Акустичний шум

Посилання

• Шаблон:УСЕ-4