伽爾頓板

伽爾頓板

伽爾頓板是在一塊豎直木板的上部規則地釘上鐵釘,木板的下部用豎直隔板隔成等寬的狹槽,從頂部中央的漏斗形入口處可以投入小球,板前覆蓋玻璃使小球不致落到槽外。小球從入口處投入,在下落過程中將與鐵釘發生多次碰撞,最後落入某一槽中。 伽爾頓板實驗通常是分別多次投入單個小球或者同時投入許多小球,觀察比較小球在各個槽中的分布。實驗結果發現:投入單個小球,小球與鐵釘碰撞後落入哪個槽中完全是偶然的或者隨機的。大量小球同時投入或單個小球分別多次投入,最終落入中間部位槽中的小球總是較多,而落入兩側槽中的小球總是較少。多次重複實驗發現各槽中小球數目分布基本不變,但又不是絕對相同。

闡述理念

伽爾頓板實驗演示了大量偶然事件的統計規律和漲落現象,闡述了物理學中統計與分布的概念。伽爾頓板演示實驗是個理想模型,可以演示單個粒子隨機性,也可以演示大量粒子的統計規律。

實驗表明

伽爾頓板 伽爾頓板

單個小球落入某個槽內是隨機事件或者偶然事件,大量小球按槽分布遵從確定的規律,這種對大量偶然事件的整體所表現出來的規律成為統計規律。在伽爾頓板實驗中,單個小球的運動服從力學規律,大量小球的按槽分布服從統計規律。

本實驗是麥克斯韋速率分布的模擬實驗,在伽爾頓板上有銷釘點陣,在點陣下方設定接受隔槽,每個隔槽接受落球數量於一定水平位置有關。隔槽接受落球數量反映落球按水平方向速度機率密度分布。塑膠球集中在粗存儲室里,由下方小孔落下,形成不對稱分布落在下方隔離槽內,當塑膠球全部落下後,便形成對應溫度速率分布曲線。

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