Лабораторна робота №63
СТАТИСТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ РАДІОАКТИВНОГО ФОНУ КОСМІЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
Мета роботи: експериментально визначити залежність інтенсивності вторинної компоненти космічних променів від часу. Обладнання: перерахувальний прилад, виносний блок з попереднім підсилювачем та лічильником Гейгера-Мюллера, високовольтний випрямляч, секундомір.
В оточуючому середовищі постійно відбуваються ядерні реакції елементарних частинок, які зумовлені головним чином потоками швидких космічних частинок (космічним випромінюванням). У процесі ядерних перетворень, як правило, виникають -кванти, які належать до електромагнітного випромінювання дуже великих частот енергії. Це випромінювання дає радіоактивний фон лабораторії, який досліджується в даній роботі. Статистичні дослідження мають досить широке коло застосувань не лише у фізиці, але й в інших сферах людської діяльності. Лабораторна робота дає уявлення про обробку статистичного матеріалу різноманітного походження. Одна з основних характеристик радіоактивного фону – це його інтенсивність (потік енергії):
де – середня енергія -квантів, – число квантів, що проходять площу , на протязі часу . Оскільки випромінювання -кванта є випадкове явище, інтенсивність фону у довільній точці лабораторії не є сталою величиною, вона змінюється хаотично. В окремі моменти спостерігаються великі відхилення інтенсивності від її середнього значення. Чим коротший інтервал , на протязі якого здійснюється випромінювання інтенсивності, тим більші відхилення можна спостерігати. Відхилення випадкової величини від її середнього значення називається флюктуацією. Якщо час випромінювання , та площа не змінюється, то флюктуація інтенсивності фону визначається величиною
де
( – число квантів, які пройшли площу на протязі -го випромінювання). На рис.1 показано графік залежності від (гістограма):
Рис.1
Чим більша флюктуація, тим рідше вона з’являється на протязі експерименту. Таким чином, ймовірність появи флюктуації функція від величини флюктуації :
де – число квантів, коли зафіксована флюктуація , – загальне число випромінювань. Як показує досвід, функція (див. формулу 4), може бути описана за допомогою закону розподілу Гауса:
де – параметр закону розподілу, який має назву дисперсії. На рис.2 зображено графік функції (5). З формули (5) одержимо, що максимум ймовірності залежить від дисперсії:
З (6) видно, максимум кривої Гауса зменшується з ростом . Оскільки при цьому площа під графіком повинна залишатись постійною (вона дорівнює одиниці згідно умови нормування), по мірі збільшення крива стає більш пологою. В теорії ймовірності доводиться, що при великій кількості вимірів величина може бути визначена як середньоквадратичне відхилення (флюктуація) за формулою:
Рис.2
Опис установки В даній роботі для реєстрації квантів використовується лічильник Гейгера-Мюллера (опис лічильника див. у лабораторній роботі №61). Необхідна напруга (400 В) подається на лічильник від високовольтного стабілізованого випрямляча (ВСВ) (рис.3). Імпульси лічильника рахуються за допомогою перерахувального пристрою (ПУ).
Рис.3
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|