Измерение интенсивности радиационной фона

Цель работы: применение методов обработки экспериментальных данных для изучения статистических закономерностей при измерении интенсивности радиационного фона.

Оборудование: счетчик Гейгера-Мюллера, пересчетная схема Случайный разброс результатов измерений может быть связан со случайными изменениями самой измеряемой величины. Поток космических частиц, которые составляют значительную часть радиационного фона, изменяется со временем случайным образом, т. е. флуктуирует. В таком случае характеристикой этой величины является ее среднее значение и среднеквадратичное отклонение от этого среднего.

Обнаружить космические лучи и измерить их интенсивность можно по ионизации, которую они производят. Для этого используется счетчик Гейгера-Мюллера. Счетчик представляет собой наполненный газом сосуд с двумя электродами. Одним из электродов является тонкостенный металлический цилиндр (катод), другим электродом (анод) является тонкая нить, натянутая вдоль оси цилиндра. Чтобы счетчик работал в системе счета частиц, на электроды надо подавать напряжение 400 В. Частицы космических лучей ионизируют газ, которым наполнен счетчик, а также выбивают электроны из его стенок. Образовавшиеся электроны, ускоряясь в сильном электрическом поле между электродами счетчика, соударяются с молекулами газа и выбивают из них вторичные электроны. Эти электроны ускоряются электрическим полем и затем ионизируют молекулы газа. В результате ток через счетчик сильно увеличивается. Таким образом, для каждой влетевшей в счетчик частицы возникает импульс тока, который регистрируется пересчетной схемой.

1. Включите блок питания счетчика и проведите замеры космического излучения за 10 с. В таблице 1 приведены результаты числа срабатываний счетчика.

Таблица 1

Примечание: Таблица составлена так, что, например, результат 123-го опыта лежит на пересечении строки 120 и столбца 3.

2. Представим результаты распределения в виде, удобном для построения гистограммы в таблице 2.

Таблица 2.

Данные для построения гистограммы распределения числа срабатываний счетчика за 10 с.

3. Подсчитаем теперь число срабатываний счетчика за 40, используя уже полученные экспериментальные результаты, и приведем их в таблице 3.

Таблица 3.

Число срабатываний счетчика за 40 с.

Представим данные для построения гистограммы распределения числа срабатываний счетчика за 40 с в таблице 4.

Таблица 4.

Данные для построения гистограммы распределения числа срабатываний счетчика за 40 с.

1. Строим на одном графике (рис.1) гистограммы распределения среднего числа отсчетов за 10 с и 40 с. При этом для второго графика цену деления по оси абсцисс увеличиваем в 4 раза, чтобы положения максимумов распределений совпадало.

Рис. 1 Гистограммы для 10 с и 40 с

2. Найдем среднее число срабатываний счетчика за 10 с:

= .

3. Найдем среднеквадратичную ошибку отдельного измерения:

= 2,7.

4. Убедимся в справедливости того, что стандартная ошибка отдельного измерения удовлетворяет условию:

5. Определим долю случаев, когда отклонения от среднего значения не превышают и, и сравним с теоретическими оценками в таблице 5.

Таблица 5.

6. Определим среднее число импульсов счетчика за 40 с:

= .

7. Найдем среднюю квадратичную ошибку отдельного измерения:

= 5,7.

8. Убедимся в справедливости того, что стандартная ошибка отдельного измерения удовлетворяет условию:

9. Найдем относительную ошибку нахождения среднего значения срабатываний счетчика за 10 с:

Тогда:

Окончательный результат:

10. Найдем относительную ошибку нахождения среднего значения срабатываний счетчика за 40 с:

Тогда:

Окончательный результат: