Relaksaatioaika

Relaksaatioaeg ehk relaksatsiooniperiood on füüsikaline suurus, mis iseloomustab, kui kiiresti süsteem naaseb tasakaalu pärast perturbatsiooni. See on tüüpiliselt aja konstant, mida kirjeldab esimese järku relaksatsiooniprotsess. Kui süsteemi olek erineb tasakaaluväärtusest Xeq, muutub X ajas järgmiselt: dX/dt = -(1/τ)(X - Xeq). Lahenduseks on X(t) = Xeq + [X(0) - Xeq] e^{-t/τ}. E-kordne langus näitab, et relaksaatioaeg τ on iseloomulik ajaühik, mille jooksul protsessi kõrvalekalle liigub ligikaudu 63% lõplikust väärtusest.

Relaksaatioaega leidub paljudes valdkondades ja see ilmneb erinevate füüsikaliste protsesside puhul. Elektronikas ja elektrotehikas kõneleb τ sageli RC-ahelist, kus τ = RC; see määrab, kui kiiresti vool või pinge laeb ja tühjeneb. Materjaliteaduses ja viskoelses mehaanikas kirjeldab relaksatsioon aeg stressi või pinge hääbumist materjalis pärast pinge kõrvaldamist. Magnetoloogias ja meditsiinis künnib relaksatsiooniaega magnetiseerimise taastumine: NMR-is ja MRI-s tähistatakse tavaliselt T1 (põhiline, longitudinalne relaksatsioon) ja T2 (transversaalne relaksatsioon) aegu. Dielektrikumides viitab relaksatsiooniaeg dielektrilise vektori pikaaegsele taastumisele pinge toimel.

Mõõtmine ja tõlgendamine sõltub protsessist: aegmudelite või impedants- või spektrianalüüsi abil hinnatakse τ-d ning see võib olla eksponentiaalne või mõnel juhul mitmekordse või venitatud eksponentsiaalne. Relaksaatioaeg on oluline mõiste nii füüsikas kui ka tehnilises rakenduses, sest see mõjutab süsteemi reageerimiskiirust ja lõppväärtuste saavutamist.

---