布朗运动定律:布朗运动的瞬时速度为零均值不相关白噪声。
设x(t)为布朗粒子在t时刻的位移,则布朗运动定律可用数学公式表示为:
式中n(t)为定义在(-∞,+∞)上的零均值不相关白噪声函数,其自相关函数为:
Rn(τ)=N0δ(t)
式中N0为正实常数,δ(t)为单位冲击函数。
自相关函数Rn(τ)表明,白噪声n(t)仅在时间间隔τ=0时才具有相关性,只要n(t)两个取值之间的时间间隔不为零,就互不相关,因此,白噪声n(t)在时域的信号波形实际上是一串宽度无限窄、起伏变化极快的随机脉冲。
白噪声n(t)的功率谱密度函数是其自相关函数的傅立叶变换,因此有
Pn(ω)=N0
白噪声n(t)的功率谱密度在整个频率轴(-∞,+∞)上均匀分布,N0的物理意义代表白噪声信号在单位电阻上产生的平均功率。
白噪声n(t)是一种理想化的数学模型,由于其功率谱密度为“常数”,自相关函数是一个“冲击函数”,因此在数学上具有处理简单、计算方便等优点。
布朗运动定律是根据自然科学、工程技术和社会科学等学科已有的知识、经验及事实,对过去、现在及未来布朗运动现象及规律所做出的一种假定性和推测性论断,因此,布朗运动定律是建立《物理学》和《随机过程》布朗运动理论的逻辑起点和逻辑基础。
原理:分子不断在运动,无规律的随机撞击到物体,于是物体出现了不规则的随机运动,叫布朗运动。