רעש (פיזיקה)

בפיזיקה, רעש הוא תהליך אקראי שמבטא עצמו כפונקציה אקראית של הזמן. דוגמאות פשוטות הן קצב מעבר אלקטרונים בשפופרת קתודית, קצב פוטונים בסיב אופטי, או המתח שנמדד על נגד בטמפרטורה סופית.

רעש רקע הוא תנודות אקראיות בסביבה. רעש חסר קורלציות נקרא רעש לבן, כלומר השינויים בזמן בלתי תלויים זה בזה. אם קיימות קורלציות בין רגעים בזמן, מדברים על רעש צבעוני.

מקורות נפוצים של רעש כוללים פלקטואציות תרמיות ("רעש ג'ונסון", הנקרא גם רעש נייקוויסט), בדידות נושאי מטען שמייצרת רעש שוט, ופלקטואציות של מערכות בעלות שני מצבים שמכונות רעש טלגרפי או רעש 1/f.

בדרך כלל רעש נחשב למטרד כי הוא מייצר מסך שמקשה על איתור עוצמות או דפוסים של אות. זה יוצר הפרעות בתקשורת ומוריד את הדיוק בעיבוד המידע.

עם זאת, במערכות לא־ליניאריות, כמו מעגלים או מערכות חישה ביולוגיות, נוכחות רעש יכולה להעלות את היכולת לאתר אותות חלשים. תופעה זו נקראת תהודה אקראית (stochastic resonance): רעש מתאים עושה שהאות החלש נעשה גלוי יותר.

היעדר מוחלט של רעש אינו בהכרח טוב לקליטה של אותות חלשים. קיימת רמת רעש אידיאלית שממקסמת את היכולת להבחין באותות. בכך, אפנון עצבי של יחס אות לרעש במערכת העצבים משפיע על קיבולת המערכת ועל התנהגותה המתנדנדת.

הנפשה של רעש (Animated Noise.gif)
רעש חזותי (Noise.gif)
רעש במסך (15 gif animation experimental digital photography by Rick Doble.gif)
תמונה זהה עם רמות שונות של רעש (Noisecorrp.png)

רעש בפיזיקה הוא שינויים אקראיים בזמן. זה יכול להיות מעבר אלקטרונים, פוטונים, או מתח על נגד.

רעש רקע הם תנודות אקראיות סביבנו. רעש לבן זה רעש ללא קשר בין רגעים, כל שינוי לא קשור לשינוי הקודם. רעש צבעוני יש בו קשרים בין רגעים.

יש כמה מקורות חשובים: רעש תרמי (ג'ונסון או נייקוויסט) בגלל חום, רעש שוט כי מטענים מגיעים בחתיכות, ורעש טלגרפי או 1/f כשמערכת מתחלפת בין שני מצבים.

לרוב רעש מפריע ומקשה למצוא אות. הוא עושה רמא וסיבוך בתקשורת.

אבל לפעמים, במערכות מסוימות, רעש קטן יכול לעזור למצוא אות חלש. את זה קוראים תהודה אקראית, רעש שעוזר לאות להיראות.

הנפשה של רעש
רעש חזותי
רעש במסך
תמונה עם רמות שונות של רעש