伽尔顿板实验报告

【仪器介绍】 

有机玻璃制作的封闭式结构的伽耳顿板。腔内分为贮存室、钉阵和狭槽三部分。粒子贮存室位于腔的上部；钉阵位于腔的中部，由铁钉组成；钉阵下方有狭槽。粒子直径约为1.5mm.。伽耳顿板主要演示大量偶然事件的统计规律和涨落现象。 

【操作与现象】 

  1．打开活门，将仪器倒置，待粒子全部流入贮存室后，按住活门，再将仪器正置于水

平桌面上。 

2．打开并迅速按住活门，尽量使单个或少量粒子下落，可演示个别事件的偶然性。  

 3．启开活门，大量粒子下落可演示大量粒子按狭槽的分布，从而显示大量偶然事件所服从的统计规律。 

  4．将仪器放置在投影仪上，可放大观察。用彩笔在面板上将演示结果描绘出来，重复以上三项操作，可演示涨落现象。

本实验是麦克斯韦速率分布的模拟实验，在伽尔顿板上有销钉点阵，在点阵下方设置接受隔槽，每个隔槽接受落球数量于一定水平位置有关。隔槽接受落球数量反映落球按水平方向速度概率密度分布。塑料球集中在粗存储室里，由下方小孔落下，形成不对称分布落在下方隔离槽内，当塑料球全部落下后，便形成对应温度速率分布曲线。

【原理解释】 

单个随机事件的结果是无法预测的，如分子运动的速度和方向就是随机事件。描述随机事件只能用概率统计的方法，考察大量随机事件的统计规律性。伽耳顿板演示了大量粒子随机运动的统计规律和涨落现象。 单个小球落入哪个槽中是随机的，大量小球的分布却呈现出规律性。某一槽中小球的数量反映了小球落入其中的概率；与分子运动速率作类比，对应于处在某速率区间的分子数。重复实验时，特定槽中每次落入的小球数量大致相同，但又有些许偏差，这就是统计涨落现象。小球从漏斗口落下，在到达底部前，与钉子发生碰撞。对于单个的小球，落到底部的哪一条狭槽完全是随机的，不确定的，但如果不断地从漏斗口放入小球，当小球数量较多时，在板的底部各狭槽内都有一定的小球，且中间狭槽的小球最多，两边狭槽的小球较少。也就是说，对于少量的小球，从漏斗口落下，到达哪一条狭槽完全是随机的，但对于大量的小球，在各狭槽的分布满足一定的统计规律。

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伽尔顿板实验的模拟与验证

光电0807班   孔繁琦   u200815321

一、    实验背景

在一块竖直放置的板的上部，规则的钉有许多铁钉，下部用隔板划分为许多等宽度的狭槽，从装置顶上的漏斗中可将小球向下投放。若每次只投入一个小球 ，则发现小球每次落入哪个狭槽完全是偶然的。但连续重复许多次实验后发现：小球落入中间槽的次数多，落入两边槽的次数少。若把大量小球一次倒入，则可以看到，小球在各槽内的分布是不均匀的，以中间槽为最多，向两边逐渐减少，当一次倒入的小球总数足够多时，并且实验次数也足够多时，每次得到的分布曲线几乎相同。

图

（以上内容出自《大学物理（上）》（华中科技大学版）P169）

从有关书籍及概率论课上，我们得知这种分布曲线趋向于正态分布概率密度曲线。所以我们就想通过数学实验来验证这个结论。

二、    实验方法及原理

因为对MATLAB软件不熟悉，我们决定通过C语言编程来实现该过程，具体思路如下：

1、  小球每碰到一个铁钉，有两种结果，即向左落下和向右落下，可以用取随机数来模拟这个随机事件。我们的想法是每次从0与1中随机取数，0表示小球向左，1表示小球向右。

2、  经过一层层的选择，小球会掉入最底层的槽中。可对槽进行编号，从最左到最右，分别为0，1，2，3…。

3、  如果小球经过n层，即n次选择落入0号槽中，则该小球每次都是往左，有0+0+0+0+…+0=0；如果落入1号槽，则小球有一次往右，有1+0+0+…0=1，由此类推。可以将每次小球的选择加起来，得到的就是它将落入的槽的编号。

4、  这样，假设有m层，即每次实验取m次随机数，将结果加起来得到一个值，根据这个值，我们让对应的槽中小球数量加1。经过大量实验，就可以得到每个槽中小球的分布，算出小球落到每个槽中的概率。

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实验一：激光扫描

一、实验目的：

   了解激光扫描技术的发展，掌握扫描机的工作原理及其应用领域。

二、实验地点及日期：

   十四周周三于六教101

三、激光扫描技术简介：

     三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。随着三维激光扫描仪在工程领域的广泛应用,这种技术已经引起了广大科研人员的关注。通过激光测距原理（包括脉冲激光和相位激光），瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器，利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的。

四、扫描机描述：

    名称：三维激光扫描机产品  

型号：600Ⅱ型复合式

行程范围：X轴------500mm  Y轴------600 mm   Z轴------400 mm              T轴------360^o 

传动方式：高精密滚珠导轨+高精密滚珠丝杠+（日本）三洋步进               电机

控制方式：高速PCI四轴运动控制卡

图像采集系统：（比利时）Euresys高速图像采集卡+（日本）精                   工镜头+低照度高分辨率CCD

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                  实验报告23  迈克尔逊干涉实验

  一 实验目的

1、  了解迈克尔逊干涉仪的结构；

2、  掌握迈克尔逊干涉仪的结构；

3、  观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法；

4、  掌握逐差法处理数据。

  二 实验仪器

H_e-N_e激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪

  三 实验原理

迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。它由分光板G、补偿板H、定反射镜M₁和动反射镜M₂组成。M₁和M₂互相垂直，分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃，它们相互平行并分别和M_1、、M₂成大致45度夹角，分光板的次数不同引起的光程差。来自点光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M₁和M₂反射后投射到光屏上（对于扩展光源用眼睛正对着观察）产生干涉现象。由于M₁和M₂垂直，可以等价地看成M₂的虚象和M₁形成一个厚度d为的空气隙，d的大小随M₂的位置改变而改变，所以两光线的光程差可由下式确定：

                                      （1）

式中iˊ为光线“1”对M₂的入射角。当d一定时，Δ由iˊ确定，iˊ相同的方向上光程差相等，形成了等倾干涉条纹。且满足：

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杨帆2009263068

                  实验报告  迈克尔逊干涉实验

  一 实验目的

1、  了解迈克尔逊干涉仪的结构；

2、  掌握迈克尔逊干涉仪的结构；

3、  观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法；

4、  掌握逐差法处理数据。

  二 实验仪器

H_e-N_e激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪

  三 实验原理

迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。它由分光板G、补偿板H、定反射镜M₁和动反射镜M₂组成。M₁和M₂互相垂直，分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃，它们相互平行并分别和M_1、、M₂成大致45度夹角，分光板的次数不同引起的光程差。来自点光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M₁和M₂反射后投射到光屏上（对于扩展光源用眼睛正对着观察）产生干涉现象。由于M₁和M₂垂直，可以等价地看成M₂的虚象和M₁形成一个厚度d为的空气隙，d的大小随M₂的位置改变而改变，所以两光线的光程差可由下式确定：

                                      （1）

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甘肃省产品质量监督检验中心

检验报告

   No:JXW20##-0515                                             共4页  第1页

  批准：                    审核：                     编制：

甘肃省产品质量监督检验中心

检验报告

   No:JXW20##-0515                                             共4页  第2页

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                        颐和园实习报告

颐和园简介：

颐和园（Summer Palace）原是清朝帝王的行宫和花园，前身清漪园，为三山五园（三山是指万寿山、香山和玉泉山。三座山上分别建有三园清漪园、静宜园、静明园，此外还有附近的畅春园和圆明园，统称五园）中最后兴建的一座园林，始建于1750年，1764年建成，面积290公顷,水面约占四分之三。乾隆继位以前，在北京西郊一带，已建起了四座大型皇家园林，从海淀到香山这四座园林自成体系，相互间缺乏有机的联系，中间的“瓮山泊”成了一片空旷地带。乾隆十五年（1750年），乾隆皇帝为孝敬其母孝圣皇后动用448万两百银在这里改建为清漪园，以此为中心把两边的四个园子连成一体，形成了从现清华园到香山长达二十公里的皇家园林区。咸丰十年（1860年），清漪园被英法联军焚毁。光绪十四年（1888年），慈禧太后以筹措海军经费的名义动用银两（据专家考证，应为500至600万两白银），由样式雷的第七代传人雷廷昌主持重建，改称颐和园，作消夏游乐地。到光绪二十六年（1900年），颐和园又遭“八国联军”的破坏，许多珍宝被劫掠一空。光绪二十九年（1903年）修复。后来在军阀混战、国民党统治时期，又遭破坏，1949年之后政府不断拨款修缮，1961年3月4日，颐和园被公布为第一批全国重点文物保护单位，1998年11月被列入《世界遗产名录》。20##年5月8日，颐和园经国家旅游局正式批准为国家5A级旅游景区。 20##年，颐和园入选中国世界纪录协会中国现存最大的皇家园林。颐和园拥有多项世界之最、中国之最。

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