Время релаксации

---

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

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 ${\displaystyle f}$ имеет значение ${\displaystyle f_{0}}$, причём отклонение от равновесия ${\displaystyle |f-f_{0}|\ll f_{0}}$, то в первом приближении можно считать, что эти силы пропорциональны отклонению. Кинетическое уравнение для величины ${\displaystyle f}$ запишется в виде

где ${\displaystyle \lambda }$ — некоторый параметр, а знак минус указывает на то, что реакция системы на возмущение приводит к возвращению к равновесному состоянию.

В таком случае величина ${\displaystyle f}$ будет изменяться по закону:

где ${\displaystyle \Delta f_{0}=f(0)-f_{0}}$ — начальное возмущение.

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 ${\displaystyle 10^{-12}}$ с, а вот люминесценция — излучение света возбуждёнными состояниями, может иметь характерные времена порядка микросекунд и даже наносекунд.

---