Броуновское движение

Броуновское движение — это беспорядочное, непрерывное движение очень малых частиц, взвешенных в жидкости или газе. Оно происходит потому, что частицы испытывают многочисленные неравномерные удары молекул окружающей среды.

Броуновская частица намного крупнее молекулы, но достаточно мала, чтобы отдельные удары молекул заметно изменяли её скорость и направление. С разных сторон на частицу одновременно действуют удары, однако в каждый момент их число и сила немного различаются. Поэтому результирующее движение частицы не имеет определённой траектории.

Это явление — одно из наблюдаемых подтверждений постулатов молекулярно-кинетической теории: молекулы непрерывно движутся и взаимодействуют с частицами. Броуновское движение является разновидностью теплового движения, но наблюдать его можно непосредственно по движению достаточно крупных частиц.

Среднее смещение

Отдельный путь броуновской частицы непредсказуем. Но для множества одинаковых частиц можно установить закономерность: чем дольше наблюдение, тем больше средний квадрат их смещения. В простейшем случае для движения в одном направлении используют соотношение:

Здесь \(\left\langle x^2 \right\rangle\) — средний квадрат смещения, \(D\) — коэффициент диффузии, а \(t\) — время наблюдения. Формула описывает статистическую закономерность, а не точную траекторию отдельной частицы.