=
2p/t>0, то можно и потенциальную энергию записать в виде
V=>1/>2/Iw
>2>0q
>2. Мы знаем, что средняя кинетическая энергия равна
>l/>2kT', но поскольку перед нами гармонический осциллятор, то средняя потенциальная энергия также равна
>1/
>2kT. Следовательно,
Таким образом мы можем рассчитать колебания зеркальца гальванометра и тем самым найти предел точности нашего инструмента. Если нам нужно уменьшить колебания, то следует охладить зеркальце. Но здесь возникает интересный вопрос — в каком месте его охладить? Все зависит от того, откуда оно получает больше «пинков». Если в колебаниях повинна кварцевая нить, то охлаждать нужно ее верхний конец, если же зеркальце находится в газовой среде и раскачивается в основном за счет соударений с молекулами газа, то лучше охладить газ. Итак, практически, если известно, почему происходит затухание колебаний, то оказывается, что имеется всегда какой-то источник флуктуации; к этому вопросу мы еще вернемся.
Те же флуктуации работают, и довольно удивительным образом, в электрических цепях. Предположим, что мы построили очень чувствительный, точный усилитель для какой-нибудь определенной частоты и к его входу подключили резонансную цепь (фиг. 41.2), настроенную на эту же частоту, наподобие радиоприемника, только получше.
Фиг. 41,2. Резонансная цепь с большим Q.
а — реальная цепь при температуре T; б — искусственная цепь с идеальным (бесшумным) сопротивлением и «генератором шума».
Предположим, что мы захотели как можно точнее изучить флуктуации, для этого мы сняли напряжение, скажем, с индуктивности и подали его на усилитель. Конечно, во всякой цепи такого рода имеются некоторые потери. Это не идеальная резонансная цепь, но все же очень хорошая цепь, и обладает она малым сопротивлением (на схеме сопротивление показано, надо только помнить, что оно очень мало). А теперь мы хотим узнать, как велики флуктуации падения напряжения на индуктивности? Ответ: Нам известно, что «кинетическая энергия», запасенная катушкой резонансной цепи, равна >1/>2LI>2(см. гл. 25). Поэтому среднее значение 1/>2LI>2равно >1/>2kT, это дает нам среднее квадратичное значение тока, а отсюда можно определить и среднее квадратичное значение напряжения. Если мы хотим знать падение напряжения на индуктивности, нам пригодится формула
, тогда средний квадрат модуля падения напряжения на индуктивности равен
>2>L> = L>2w>2>0>2>, a полагая >1/>2L>2> = >1/>2kT, получаем<V>2>L>=Lw>2>0kT. ... (41.2)
Итак, теперь мы можем рассчитать контур и предсказать, каким в нем будет так называемый шум Джонсона,