
【化】 spectroscopic entropy
spectrum
【計】 light spectrum; spectra
【化】 optical spectrum; spectrum
【醫】 spectro-; spectrum
entropy
【計】 average information content; entropy
【化】 entropy
【醫】 entropy
光譜熵(Spectral Entropy)是信息論與信號處理交叉領域的核心概念,用于量化信號頻域分布的複雜程度。其定義為:将信號功率譜歸一化後,基于香農熵公式計算所得的信息熵值,數學表達式為:
$$ H = -sum_{k=1}^{N} P_k log_2 P_k $$
其中$P_k$表示第k個頻率分量的歸一化功率,$N$為頻率點總數。
漢英術語對比
該術語在《IEEE信號處理标準詞典》中被定義為"衡量信號頻域能量分布無序性的指标",常用于語音識别、機械故障檢測等領域。
學科應用
理論溯源
該概念源自1948年香農提出的信息熵理論,後由日本學者高藤在1982年首次将熵計算引入傅裡葉頻域分析,相關推導過程詳見《信息論在工程中的應用》第四章。
光譜熵是熱力學中用于量化物質系統混亂程度的統計熵類型之一,其計算基于分子的微觀結構數據(如振動、轉動、電子運動等能級信息),通過統計熱力學方法得出。以下是詳細解釋:
光譜熵屬于統計熵的一種,與量熱法測得的“規定熵”并列。它通過分析分子光譜數據(如紅外、拉曼光譜等)獲取分子能級分布,結合統計熱力學公式計算熵的絕對值。
光譜熵的計算基于玻爾茲曼熵公式: $$ S = k ln Omega $$ 其中,$k$為玻爾茲曼常數,$Omega$為系統可能的微觀狀态數。通過光譜實驗獲得分子能級數據後,可統計不同能級的分布概率,進而計算$Omega$和熵值。
總結來說,光譜熵是從分子微觀運動模式出發,利用光譜數據和統計方法量化系統混亂程度的重要參數,廣泛應用于物理、化學及交叉學科領域。
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