المشي العشوائي والانتشار: ميّز متوسط الإزاحة من تشتتها. [2]
الخلاصة السريعة
تتعادل الإزاحات الموجبة والسالبة في المتوسط الاحتمالي، بينما ينمو جذر متوسط مربعها مع جذر الزمن. [2]
- نموذج تعليمي على خط بلا حدود: نبدأ عند x=0، ونتحرك كل مدة τ>0 خطوة طولها ℓ>0 يمينًا أو يسارًا، باحتمال 1/2 لكل منهما. الخطوات مستقلة، ولا انحياز لاتجاه؛ القيم ثابتة، والزمن t=Nτ لعدد صحيح N من الخطوات. [1]
- x إزاحة موقّعة من البداية، واليمين موجب. الرمز ⟨ ⟩ يعني متوسطًا مرجحًا بالاحتمالات. ⟨x⟩=0 لا يعني بقاء كل جسيم عند البداية. نعرّف σ=√⟨x²⟩؛ هنا يساوي الانحراف المعياري لأن المتوسط صفر. المتوسط المقدّر من عينة محدودة قد لا يساوي صفرًا تمامًا. [2]
- مربع الإزاحة يتراكم إحصائيًا: ⟨x²⟩=Nℓ². بتعريف D=ℓ²/(2τ) نحصل على ⟨x²⟩=2Dt وσ=√(2Dt). D معامل انتشار، بوحدة طول²/زمن؛ العامل 2 هنا لبُعد واحد، ولا نستبدل x بالمسافة الشعاعية الكاملة في ثلاثة أبعاد. [1]
- مثال مفترض ℓ=1µm وτ=0.50s، فيكون D=1µm²/s. عند t=8s: N=16 وσ=4µm؛ وعند t=32s: N=64 وσ=8µm. µm ميكرومتر وs ثانية. هذه نتائج النموذج وليست قياسات لغاز معين. [1]
- الزمن صار أربعة أمثاله، ومربع الإزاحة المتوسط صار أربعة أمثاله: 16µm² ثم 64µm²؛ أما σ فتضاعف فقط. في الحالتين ⟨x⟩=0؛ اتساع توزيع النهايات يختلف عن حركة مركزه باتجاه واحد. [1]
- طول المسار في النموذج Nℓ: 16µm ثم 64µm؛ لا يساوي σ الذي هو 4µm ثم 8µm. σ مقياس إحصائي، وليس موضع كل جسيم أو حدًا يمنع تجاوزه. ولا تمثل σ/t سرعة جسيم ثابتة؛ قد يرجع الجسيم نحو البداية خلال مساره. [2]
ثبت شروط الخطوات
نموذج تعليمي على خط بلا حدود: نبدأ عند x=0، ونتحرك كل مدة τ>0 خطوة طولها ℓ>0 يمينًا أو يسارًا، باحتمال 1/2 لكل منهما. الخطوات مستقلة، ولا انحياز لاتجاه؛ القيم ثابتة، والزمن t=Nτ لعدد صحيح N من الخطوات. [1]
ميز المتوسط عن التشتت
x إزاحة موقّعة من البداية، واليمين موجب. الرمز ⟨ ⟩ يعني متوسطًا مرجحًا بالاحتمالات. ⟨x⟩=0 لا يعني بقاء كل جسيم عند البداية. نعرّف σ=√⟨x²⟩؛ هنا يساوي الانحراف المعياري لأن المتوسط صفر. المتوسط المقدّر من عينة محدودة قد لا يساوي صفرًا تمامًا. [2]
احسب مربع الإزاحة
مربع الإزاحة يتراكم إحصائيًا: ⟨x²⟩=Nℓ². بتعريف D=ℓ²/(2τ) نحصل على ⟨x²⟩=2Dt وσ=√(2Dt). D معامل انتشار، بوحدة طول²/زمن؛ العامل 2 هنا لبُعد واحد، ولا نستبدل x بالمسافة الشعاعية الكاملة في ثلاثة أبعاد. [1]
عوض أرقام النموذج
مثال مفترض ℓ=1µm وτ=0.50s، فيكون D=1µm²/s. عند t=8s: N=16 وσ=4µm؛ وعند t=32s: N=64 وσ=8µm. µm ميكرومتر وs ثانية. هذه نتائج النموذج وليست قياسات لغاز معين. [1]
ضاعف مدى الزمن أربع مرات
الزمن صار أربعة أمثاله، ومربع الإزاحة المتوسط صار أربعة أمثاله: 16µm² ثم 64µm²؛ أما σ فتضاعف فقط. في الحالتين ⟨x⟩=0؛ اتساع توزيع النهايات يختلف عن حركة مركزه باتجاه واحد. [1]

افصل طول المسار عن RMS
طول المسار في النموذج Nℓ: 16µm ثم 64µm؛ لا يساوي σ الذي هو 4µm ثم 8µm. σ مقياس إحصائي، وليس موضع كل جسيم أو حدًا يمنع تجاوزه. ولا تمثل σ/t سرعة جسيم ثابتة؛ قد يرجع الجسيم نحو البداية خلال مساره. [2]
المراجع
أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.
