फोनॉन रव

फोनन शोर, जिसे थर्मल उतार-चढ़ाव शोर के रूप में भी जाना जाता है, थर्मल द्रव्यमान और उसके आसपास के वातावरण के बीच ऊर्जा के यादृच्छिक आदान-प्रदान से उत्पन्न होता है। इस ऊर्जा को फोनन के रूप में परिमाणित किया जाता है। प्रत्येक फ़ोनन में क्रम की एक ऊर्जा होती है $k_{\text{B}}T$, कहाँ $k_{\text{B}}$ बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक है और $T$ तापमान है. ऊर्जा के यादृच्छिक आदान-प्रदान से तापमान में उतार-चढ़ाव होता है। यह तब भी होता है जब तापीय द्रव्यमान और पर्यावरण तापीय संतुलन में होते हैं, यानी एक ही समय-औसत तापमान पर। यदि किसी उपकरण में तापमान-निर्भर विद्युत प्रतिरोध है, तो तापमान में ये उतार-चढ़ाव प्रतिरोध में उतार-चढ़ाव का कारण बनते हैं। ऐसे उपकरणों के उदाहरण जहां फोनन शोर महत्वपूर्ण है, उनमें बोलोमीटर और कैलोरीमीटर (कण भौतिकी) शामिल हैं। अतिचालक ट्रांज़िशन एज सेंसर (टीईएस), जिसे बोलोमीटर या कैलोरीमीटर के रूप में संचालित किया जा सकता है, एक उपकरण का एक उदाहरण है जिसके लिए फोनन शोर कुल शोर में महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है। यद्यपि जॉनसन-नाइक्विस्ट शोर फोनन शोर के साथ कई समानताएं साझा करता है (उदाहरण के लिए शोर वर्णक्रमीय घनत्व तापमान पर निर्भर करता है और कम आवृत्तियों पर सफेद शोर है), ये दो शोर स्रोत अलग हैं। जॉनसन-नाइक्विस्ट शोर इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक थर्मल गति से उत्पन्न होता है, जबकि फोनन शोर फोनन के यादृच्छिक आदान-प्रदान से उत्पन्न होता है। जॉनसन-नाइक्विस्ट शोर को आसानी से थर्मल संतुलन पर मॉडल किया जाता है, जहां सर्किट के सभी घटकों को एक ही तापमान पर रखा जाता है। फोनन शोर के लिए एक सामान्य संतुलन मॉडल आमतौर पर असंभव है क्योंकि थर्मल सर्किट के विभिन्न घटक तापमान में गैर-समान होते हैं और अक्सर समय अपरिवर्तनीय नहीं होते हैं, जैसा कि डिटेक्टर पर घटना वाले कणों से कभी-कभी ऊर्जा जमाव में होता है। ट्रांज़िशन एज सेंसर आमतौर पर आंतरिक विद्युत शक्ति में परिवर्तन से जुड़े नकारात्मक इलेक्ट्रोथर्मल प्रतिक्रिया के माध्यम से तापमान बनाए रखता है।

एक बोलोमीटर में फोनन शोर के कारण शोर-समतुल्य शक्ति (एनईपी) के लिए एक अनुमानित सूत्र जब सभी घटक तापमान टी के बहुत करीब होते हैं

$\ NEP={\sqrt {4k_{\text{B}}T^{2}G}},$

जहां जी तापीय चालकता है और एनईपी को मापा जाता है $\mathrm {W/{\sqrt {Hz}}}$. कैलोरीमेट्रिक डिटेक्टरों में, रूट का मतलब वर्ग ऊर्जा रिज़ॉल्यूशन होता है $\delta E$ अर्ध-संतुलन के निकट फोनन शोर के कारण एक समान सूत्र का उपयोग करके वर्णन किया गया है,

$\ \delta E={\sqrt {k_{\text{B}}T^{2}C}},$

जहाँ C ऊष्मा क्षमता है। एक वास्तविक बोलोमीटर या कैलोरीमीटर अवशोषक और स्नान के बीच तापमान प्रवणता के कारण संतुलन में नहीं है। चूंकि जी और सी आम तौर पर तापमान के गैर-रेखीय कार्य हैं, एक अधिक उन्नत मॉडल में अवशोषक और स्नान दोनों का तापमान शामिल हो सकता है और इस तापमान सीमा में जी या सी को एक शक्ति कानून के रूप में माना जा सकता है।

यह भी देखें

• थर्मल उतार-चढ़ाव