Русская Википедия:Время релаксации

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Время релаксации — период времени, за который амплитудное значение возмущения в выведенной из равновесия физической системе уменьшается в <math>e</math> раз (<math>e</math> — основание натурального логарифма), в основном обозначается греческой буквой <math>\tau</math>.

Согласно принципу Ле Шателье — Брауна, при отклонении физической системы от состояния устойчивого равновесия возникают силы, которые пытаются вернуть систему к равновесному состоянию. Если в состоянии равновесия некоторая физическая величина <math>f</math> имеет значение <math> f_0 </math>, причём отклонение от равновесия <math> |f-f_0| \ll f_0 </math>, то в первом приближении можно считать, что эти силы пропорциональны отклонению. Кинетическое уравнение для величины <math>f</math> запишется в виде

<math> \frac{df}{dt} = - \lambda (f - f_0) </math>,

где <math>\lambda</math> — некоторый параметр, а знак минус указывает на то, что реакция системы на возмущение приводит к возвращению к равновесному состоянию.

Время релаксации

<math> \tau = \frac{T}{\lambda} </math>

В таком случае величина <math>f</math> будет изменяться по закону:

<math> f(t) = f_0 + \Delta f_0 e^{-t/\tau}</math>,

где <math> \Delta f_0 = f(0) - f_0 </math> — начальное возмущение.

Использование

Приближение времени релаксации широко используется при описании кинетических процессов в физике, когда речь идет о кинетике установления равновесного состояния. Переход от неравновесного состояния к равновесию сопровождается диссипацией энергии и является необратимым процессом. Установление равновесия часто проходит в несколько этапов, которые характеризуются своими отдельными временами релаксации. Так, при возбуждении молекул светом установление теплового равновесия происходит за время порядка <math> 10^{-12} </math> с, а вот люминесценция — излучение света возбуждёнными состояниями, может иметь характерные времена порядка микросекунд и даже наносекунд.

При описании многих физических процессов время релаксации берётся как феноменологический параметр, однако в отдельных случаях его можно определить через параметры микроскопических процессов, таких как вероятность квантовомеханического перехода или сечение рассеяния.

См. также

• Постоянная времени
• Время жизни

Литература

• Книга:Физическая энциклопедия
• Книга:Физическая энциклопедия