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噪音地板是从哪里来的?

通过大卫先生|2016年3月15日

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在音频或视频接收器或任何类型的测量仪器中,噪声可定义为感兴趣的信号以外的任何信号。在自动测距示波器的显示中,它表现为x轴上方不远的不规则水平轨迹。

有许多噪声源,有人为的,也有自然产生的。一般来说,噪声是不需要的,因为它对能量施加了一个可以被感知或测量的较低的振幅限制。在电子学中,热噪声理论上是普遍存在的,尽管可以使用技术将其降低到接近于零。

热噪声,也被称为约翰逊-尼奎斯特噪声,是由电子和其他载流子在电子设备的导体和器件内部的运动引起的,它们相互碰撞,撞击它们所处的介质内壁。随着施加电压的增加,粒子变得更激动,热噪声的幅度增加。

噪声显示

Tektronix MDO3104示波器内置任意频率发生器。在许多可用的波形中,就是这个模拟的噪声信号。

当电压通过传导介质(电阻性负载)时,即使电压是直流滤波的,它也会引起电流波动。这转化为粒子运动,当我们观察电解质中的离子时,这同样适用。

在数码摄影中,热噪声会影响传感器,并在电子图像中显示为小斑点。在天体摄影术中,很难将这些虚假信息与视野内的真实恒星区分开来。因此,优先考虑的是减少传感器和连接电路中的热噪声。一种几乎被普遍使用的方法是冷却传感器和电路。一个简单的自制方法是在相机周围的防水塑料袋中放入冰块。

电荷耦合器件(CCD)天文相机易受读取噪声、暗电流噪声和天空背景噪声的影响。在曝光时间的持续时间内,不像读取噪音,暗电流和天空噪音是累积的。暗电流噪声可以通过冷却传感器来最小化。在传感器上每增加6摄氏度的温度,热噪声就会减少一半。冷却可以有效到低于环境温度40摄氏度,减少暗电流1000倍。

冷却被用于许多其他类型的电子设备,以减少热噪声。多年来,为了与地球外的卫星和航天器通信,晶体管一直被冷却。这大大降低了它们的热噪声,热噪声在微波频率下成为一个更大的问题。

大量的微波噪声是宇宙大爆炸的结果,大爆炸导致了宇宙的起源。结果发现,宇宙正在迅速膨胀。最近的研究表明,这种膨胀的速度正在加快。如果,假设,我们可以逆转时间之箭,看到这个过程向后移动,那么宇宙中所有物质都起源于一个点的观点似乎是可能的。事实上,这个假设在20世纪后半叶得到了大量的观测和理论研究的支持。目前,我们对这一谜一般事件发生后的第一秒有大量详细的了解。

从时间点0到之后的某一有限时间,所有的物质和能量都作为一个无差别的量子实体存在,最好被认为是一种概率波。

宇宙的历史第一次成为可知的-43年在我们称之为大爆炸的原始事件之后的几秒钟。(这是难以置信的小时间,1 000万亿亿万亿分之一秒。)在这一历史基准之前,所有四种基本力,重力、电磁力和强、弱核力都是无差别的,因此,在这短暂的时间间隔内,事态可能永远不可知。

从大爆炸到10-43年秒等于一个普朗克时间。在这非常短的间隔结束时,宇宙只有10-35年直径为米,这个距离被称为普朗克长度。温度是1032°C,普朗克温度。

突然之间,发生了巨大的变化,但规模仍然很小。从10-43年到10-36年秒被称为大统一时代。在这里,重力偏离了其他基本力,这些基本力保持不变。第一个基本粒子出现了。

从10-36年到10-32年几秒钟后,宇宙就进入了被广泛研究的膨胀期,也被称为宇宙膨胀期。在这短短的一秒钟里,宇宙的膨胀速度大大加快,它的体积增加了惊人的1026倍,变成了一个葡萄柚的大小。根据目前的理论,这种膨胀速度的短暂快速上升是由强核力的分离引发的,这一切都发生在大爆炸后第一秒的一小部分时间里。

背景辐射

美国宇航局宇宙背景探测器(COBE)卫星获得的黑体光谱测量显示,宇宙辐射峰值约为150 GHz。

宇宙微波背景(CMB),又称宇宙辐射噪声,是宇宙大爆炸宇宙学中重组时期遗留下来的热辐射。虽然它主要位于微波波段,但它是宇宙中最古老的光,可以追溯到重组时代。随着宇宙的膨胀,充满宇宙的等离子体和辐射都变冷了。当宇宙足够冷却时,质子和电子结合形成中性氢原子。

中性原子最初形成的时期称为重组时期。不久之后,光子开始在空间中自由旅行,而不是经常被等离子体中的电子和质子散射。这个周期被称为光子去耦。光子解耦时存在的光子一直在传播。但是空间的膨胀导致它们的波长随着时间的推移而增加。这样一来,微波宇宙噪声实际上就是宇宙之初产生的光子。

《华盛顿邮报》噪音地板是从哪里来的?第一次出现在测试和测量提示.


了下:测试和测量提示


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