Dieser Artikel wurde in die Qualitätssicherung derRedaktion Physik eingetragen. Wenn du dich mit dem Thema auskennst, bist du herzlich eingeladen, dich an der Prüfung und möglichen Verbesserung des Artikels zu beteiligen. Der Meinungsaustausch darüber findet derzeitnicht auf der Artikeldiskussionsseite, sondern auf derQualitätssicherungs-Seite der Physik statt.

Relaxation bezeichnet imnaturwissenschaftlichen Bereich den Übergang eines Systems überRelaxationsprozesse in seinen Grundzustand oder in einenGleichgewichtszustand (häufig nach einerAnregung oder einer äußeren Störung).

DieRelaxationszeit (genauerRelaxationszeitkonstante^{[Anm. 1]}) beschreibt die charakteristische Zeit^{[Anm. 2]}, in welcher sich ein System (meistexponentiell) dem stationären Zustand annähert. Anschaulich hat sich das System nach der Dauer einer Relaxationszeitkonstante merklich auf seinen Gleichgewichtszustand zubewegt; nach der Dauer von drei bis sechs Relaxationszeitkonstanten kann man gewöhnlich von einer weitgehend abgeschlossenen Relaxation ausgehen. DerKehrwert der Relaxationszeitkonstante wird alsRelaxationsrate bezeichnet.

Wenn die Relaxation einer Größe${\displaystyle f(t)}$ vom Anfangswert${\displaystyle f_0}$ zumasymptotischen Endwert${\displaystyle f_{\mathrm{\infty }}}$ einem exponentiellen Gesetz folgt:

${\displaystyle f(t)=f_{\mathrm{\infty }}+(f_0-f_{\mathrm{\infty }})\cdot {\mathrm{e}}^{-\frac{t}{\tau }}}$,

dann ist${\displaystyle \tau }$ die zugehörige Relaxationszeitkonstante und${\displaystyle R=1/\tau }$ die Relaxationsrate.

Nach der Zeit${\displaystyle t=\ln (2)\cdot \tau \approx 0,69\cdot \tau }$ (Halbwertzeit) hat sich die Größe bis auf die Hälfte dem Endwert angenähert, nach${\displaystyle t=\tau }$ auf ca. 36,8 % (${\displaystyle =1/e}$), nach${\displaystyle t=2\tau }$ bis auf ca. 13,5 % und nach${\displaystyle t=3\tau }$ bis auf ca. 5,0 %; d. h., das System ist zu diesem Zeitpunkt zu ca. 95 % (also fast vollständig) relaxiert.

Im Falle komplizierterer (zum Beispielgestreckt-exponentieller) Zeitabhängigkeiten kann man die Relaxationszeit definieren als

${\displaystyle ⟨\tau ⟩={\int }_0^{\mathrm{\infty }}\frac{f(t)-f_{\mathrm{\infty }}}{f_0-f_{\mathrm{\infty }}}\mathrm{d}t}$.

• DieWärmeübertragung mit der thermischen Relaxationszeit${\displaystyle t_{\text{R}}=\frac{mc}{\alpha A}}$; diese beschreibt, wie schnell sich dieTemperatur eines Körpers an die veränderte Umgebungstemperatur anpasst (Newtonsches Abkühlungsgesetz). Hier ist${\displaystyle m}$ dieMasse des Körpers,${\displaystyle c}$ diespezifische Wärmekapazität,${\displaystyle \alpha }$ derWärmeübergangskoeffizient und${\displaystyle A}$ die Grenzfläche.
• DieMagnetisierungsrelaxation bei derKernspinresonanz (NMR) oderElektronenspinresonanz (ESR) mit den Relaxationszeiten${\displaystyle T_1}$ und${\displaystyle T_2}$ der longitudinalen und transversalen Magnetisierung.
• Der Lade- und Entladeprozess desKondensators einesRC-Glieds in derElektronik mit der Relaxationszeit${\displaystyle \tau =R\cdot C}$, sieheZeitkonstante.
• DieViolent Relaxation derkinetischen Energie eines Sterngases oderGalaxienhaufens, so dass sich einthermisches Gleichgewicht einstellt.
• Der zeitliche Ablauf einerchemischen Reaktion gemessen mit derRelaxationsmethode, siehe auchKinetik (Chemie).
• Die zeitliche Abnahme dermechanischen Spannung bei konstanterDehnung in derFestigkeitslehre, sieheRelaxationsversuch.
• Bewegt sich einIon (Zentralion) einer Salzlösung im elektrischen Feld mitsamt seiner Ionenwolke von „Gegenionen“, so muss es in Bewegungsrichtung die Ionenwolke jeweils neu aufbauen und „hinter sich“ wieder abbauen. Dieser Vorgang benötigt Zeit, die sogenannte Relaxationszeit. Dadurch wird das Ion von seiner Ionenwolke gebremst. Dieser Effekt wird alsRelaxationseffekt oderAsymmetrieeffekt bezeichnet und verringert dieelektrolytische Leitfähigkeit der Lösung. Bei hohenFrequenzen (oberhalb 1 MHz) verschwindet dieser Effekt. Letzteres wird alsDispersionseffekt oderDebye-Falkenhagen-Effekt bezeichnet.^[1]
• beiGasentladungsröhren: Ionisierungszeit (Zündverzugszeit/Einschaltzeit/Aufbauzeit) und Entionisierungszeit (Erholzeit/Abschaltzeit) sind Relaxationszeiten. Auftreten z. B. bei:Glimmlampen,Gasableitern,Sperrröhren,Kaltkathoden-Relaisröhren,Thyratrons,IgnitronsGasgleichrichtern/Quecksilberdampfgleichrichtern undZählrohren, sowieHochdrucklampen undHöchstdrucklampen undBlitzröhren. Die übliche Ionisierungszeit liegt bei Kaltkathodenröhren mit/ohne Hilfsentladung unter 0,1 ms/deutlich über 0,1 ms. Die Entionisierungszeit liegt zwischen 0,1 und 10 ms, wenn zuvor hohe Ströme geflossen sind auch höher. Wegen der höheren Entionisierungszeit (Abschaltzeit) bestimmt diese praktisch meist allein die Grenzfrequenz einer Gasentladungsröhre. Die Grenzfrequenz von Kaltkathodenröhren liegt meist im Bereich 0,5 bis 2 kHz.^[2] Bei gasgefüllten Zählrohren fürRadioaktivität bestimmt die Entionisierungszeit die maximal mögliche Zählfrequenz.
• beiHalbleiterbauelementen:
  • beiDioden:Sperrverzögerungszeit (Rückwärtserholzeit)${\displaystyle t_{rr}}$ und die damit verknüpfte maximaleBetriebsgrenzfrequenz${\displaystyle f_G}$^[3]
  • beiThyristoren undTriacs:Zündverzugszeit${\displaystyle t_{gd}}$ bzw. die identische Einschaltzeit${\displaystyle t_{\text{on}}}$; sowie die Auschaltzeit${\displaystyle t_{\text{off}}}$ oder die identischeFreiwerdezeit${\displaystyle t_q}$^[4]
  • bei Bipolar-Transistoren: Einschaltzeit${\displaystyle t_{\text{on}}}$, die sich additiv aus Verzögerungszeit${\displaystyle t_a}$ und Anstiegszeit${\displaystyle t_r}$ zusammensetzt; sowie die Auschaltzeit${\displaystyle t_{\text{off}}}$, die sich additiv aus Speicherzeit${\displaystyle t_s}$ und Abfallzeit${\displaystyle t_f}$ zusammensetzt^[5]
• Zeitkonstante${\displaystyle T_P}$ in derRegelungstechnik, insbesondere für realePID-Regler mit Verzögerungsglied 1. Ordnung

• oft wird bei Halbleitern auch von der Erholzeit oder Erholungszeit gesprochen, wenn sie sich in derSättigung befanden und zur Rückkehr in den "Normalbetrieb" überzählige Ladungsträger (Ladungen) aus dem Substrat ausräumen müssen.

In derFestkörperphysik undOberflächenchemie wird das Vorliegen von verändertenAtomabständen an oder nahe der Festkörperoberfläche als(Oberflächen-)Relaxation bezeichnet. Hierbei handelt es sichnicht um einen dynamischen Relaxationsprozess im Sinne der oben gegebenen Beschreibung.

1. ↑Die Unterscheidung von „Relaxationszeit“ und „Relaxationszeitkonstante“ ist sinnvoll, da in Experimenten zur Beobachtung oder Quantifizierung der Relaxation auch die frei wählbare Dauer, während der man ein System relaxieren lässt, als „Relaxationszeit“ bezeichnet wird.
2. ↑Da ein System, das seinem Gleichgewichtswertasymptotisch (z. B. exponentiell) zustrebt, unendlich lange bis zur vollständigen Gleichgewichtseinstellung benötigt, wird nicht diese Dauer als Relaxationszeit definiert, sondern die Zeitspanne, nach deren Verstreichen ein gewisser prozentualer Wert des Gleichgewichtswertes erreicht wird.

• Ernst Schmutzer:Grundlagen der Theoretischen Physik. 3. überarbeitete Auflage. Wiley-VCH-Verlag, Weinheim 2005,ISBN 3-527-40555-0,S. 1911–1913 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
• Hans-Albert Kurzhals (Hrsg.):Lexikon Lebensmitteltechnik. B. Behr’s Verlag, Hamburg 2003,ISBN 3-86022-973-7,S. 904 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
• Klaus Dransfeld,Paul Kienle,Georg Michael Kalvius:Physik I. Mechanik und Wärme. 10., überarbeitete und erweiterte Auflage. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München 2005,ISBN 3-486-57810-3,S. 314–315 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 

1. ↑Hans Keune: „chimica, Ein Wissensspeicher“, Band II, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, 1972, Leitfähigkeitskoeffizient S. 148.
2. ↑Heinz Greif: Kaltkatodenröhren, VEB Verlag Technik Berlin, 1970, DDR, S. 34 und S. 43
3. ↑ddv1, A-ZZY, Dioden-Vergleichstabelle und Datenlexikon, ECA GmbH München, 1993, S."1-7"
4. ↑tht Thyristoren A-Z-60000, Vergleichstabelle und Datenlexikon, ECA GmbH München, 1988, S."1-8"
5. ↑tdv1 A-BUZ transistoren, Vergleichstabelle und Datenlexikon, ECA GmbH München, 1991, S."1-7" u. "1-8"

• Statistische Physik

• Wikipedia:Qualitätssicherung Physik