伽耳顿板是用来演示大量随机事件的统计规律和涨落现象,说明物理学中统计与分布概念的仪器。
伽尔顿板用有机玻璃制成,尺寸并不大,主体的尺寸为42×57×4厘米3。后面以及侧面的有机玻璃板厚10毫米,前面板厚5毫米。钉子间距1.5厘米,排距0.75厘米,相间交错安置。料斗中装有红色塑料颗粒。
实验表明,一个粒子落入哪个槽中是随机的,少量粒子的分布也是有明显的随机性,但大量粒子落入槽中的分布则是基本确定的,即遵从一定的统计规律。正态分布规律是自然界最常见的统计规律,也是统计理论研究中最基本的分布规律。
单个粒子的运动偶然性源于小球与铜棒频繁碰撞的结果,大量偶然事件是满足某种统计规律的(如高斯分布)。由于统计规律是多次计量的平均结果,每次计量结果与统计结果存在着或大或小的差异,这是必然的,称为统计涨落现象。
计算机模拟表明,伽尔顿板中小球开始下落时的水平速度对分布的影响不大,而铜棒的多少却对分布有较大的影响。
1.转动伽尔顿板,使漏斗朝下,拉开隔板使全部粒子进入漏斗内。将隔板插入漏斗与钉板之间的狭缝中,翻转伽尔顿板,使漏斗朝上。
2.抽开伽尔顿板漏斗下方的隔板,将粒子一个一个的放入箱体中,可见每个小珠落入哪一格中是完全任意的,表明这是一个偶然事件。
3.抽开伽尔顿板漏斗下方的隔板,使全部粒子从漏斗中泄出,经过和一排排有规则分布的铁钉相碰后落到隔板槽内,形成有规律分布的图案,大致是对称的正态分布。
4.重复上述实验,可见每次粒子的分布基本上相同,而略有差别。说明大量偶然时间的整体,有一定的规律性,这就是统计规律性。每次实验结果的偏差,就是统计规律中的涨落现象。
1.不要翻动仪器头部!
2.正确的翻动方法是一只手扶住底座,另一只手放在仪器侧部,使其缓慢转动。
用单一个体测量统计规律的要求是什么?用大量个体测量统计规律的要求如何?