Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 1 013 работающих калькуляторов

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА · ОНЛАЙН

Вероятность не менее k импульсов счётчика Гейгера

Радиоактивный распад случаен, поэтому число импульсов счётчика Гейгера за одинаковые интервалы колеблется около среднего. Калькулятор по среднему числу импульсов λ и порогу k находит вероятность того, что будет зарегистрировано k импульсов или больше.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Ожидаемое число импульсов за выбранное время: средняя скорость счёта, умноженная на длительность измерения. Допустимо до 100.
Нужно узнать вероятность зарегистрировать k импульсов или больше. Для k = 0 вероятность равна 1.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Верхний хвост распределения Пуассона

P(X ≥ k)0,110674

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Модель Пуассона с заданной интенсивностью λ, без автоматических оценок параметров.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Как оценить вероятность зарегистрировать не менее k импульсов счётчика Гейгера

Если направить счётчик Гейгера на слабый источник или просто оставить его включённым, показания будут колебаться от измерения к измерению. Это не поломка: распад отдельных ядер случаен, и число импульсов за секунду, минуту или десять секунд само является случайной величиной.

Чтобы понять, насколько необычен конкретный результат, нужна вероятность зарегистрировать не менее k импульсов счётчика Гейгера при известном среднем. Ниже разобрано, как её находят по закону Пуассона, как читать ответ и когда модель перестаёт работать.

Почему счёт импульсов подчиняется закону Пуассона

Каждое ядро распадается независимо от остальных, а вероятность распада за короткое время мала. Когда много слабых независимых шансов складываются на фиксированном интервале, число успехов описывается распределением Пуассона с единственным параметром λ — средним числом импульсов.

Важная особенность закона: дисперсия равна среднему, а значит, стандартное отклонение счёта равно корню из λ. При среднем 100 импульсов типичный разброс составляет около 10, то есть примерно 10 %, а при среднем 4 — уже около 50 %.

Что означает вероятность «k и более» импульсов

В практических задачах редко интересует точное число импульсов. Обычно проверяют порог тревоги или подозрительный результат: «не слишком ли много импульсов для фона?». Это вероятность верхнего хвоста P(X ≥ k) = 1 − P(X ≤ k − 1).

Калькулятор суммирует вероятности всех значений от 0 до k − 1 и вычитает сумму из единицы. Для λ = 4 и k = 1 получается 1 − e^(−4) ≈ 0,9817, для k = 4 около 0,5665, а для k = 8 лишь около 0,0511.

Числовой пример для фона в четыре импульса

Пусть за десять секунд счётчик в среднем регистрирует λ = 4 импульса. Нужно узнать, как часто встречаются интервалы, в которых их 7 и больше. По формуле P(X ≥ 7) = 1 − Σ_{i=0}^{6} e^(−4)·4^i/i! ≈ 0,1107.

Значит, примерно каждый девятый десятисекундный интервал даст такой счёт при совершенно неизменном фоне. Поэтому один «всплеск» до 7 импульсов ещё не доказывает появления источника: подтверждать его нужно повторными измерениями.

Как правильно определить среднее значение λ

Параметр λ равен произведению средней скорости счёта на длительность интервала. Скорость лучше определять по длинной серии измерений фона: чем она длиннее, тем меньше собственная погрешность самой оценки λ.

Если в измерении участвует источник, складывайте фон и вклад источника. Единицы времени для скорости и интервала должны совпадать: 0,4 импульса в секунду за 10 секунд даёт λ = 4, а не 0,4 и не 40.

Мёртвое время и другие границы применимости

После каждого срабатывания газоразрядный счётчик некоторое время нечувствителен. При малых скоростях счёта это неважно, но при высоких часть импульсов теряется, и реальный разброс становится меньше пуассоновского.

Модель не учитывает дрейф фона, космические всплески и неоднородность источника. Также помните, что расчёт иллюстрирует статистику счёта и не служит дозиметрическим заключением о безопасности.

Как выбрать порог тревоги и когда применять нормальное приближение

Чтобы случайно не принимать фон за источник, порог выбирают так, чтобы при чистом фоне вероятность его превышения была мала. Для среднего фона λ = 4 вероятность получить 9 и более импульсов равна около 2,1 %, 10 и более — около 0,81 %, а 11 и более — около 0,28 %. Подбирайте k, меняя значение в калькуляторе, пока вероятность не станет приемлемой для вашей задачи.

При больших λ распределение Пуассона близко к нормальному со средним λ и стандартным отклонением √λ. Для λ = 100 вероятность получить 120 и более импульсов составляет около 2,8 %, а 130 и более — около 0,23 %. Точный расчёт по Пуассону надёжнее приближения, особенно на хвосте распределения, где различия заметны.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

P(X ≥ k) = 1 − Σ_{i=0}^{k−1} e^(−λ)·λ^i / i!

Проверенные примеры

Фон со средним 4 импульса

За 10 секунд счётчик в среднем даёт 4 импульса. Какова вероятность увидеть 7 и более?

λ = 4, k = 7. P(X ≥ 7) = 1 − Σ_{i=0}^{6} e^(−4)·4^i/i! ≈ 0,1107, то есть около 11 %.

Среднее 10 и порог 15

Среднее число импульсов 10, интересует вероятность получить 15 и более.

P(X ≥ 15) ≈ 0,0835: примерно в одном измерении из двенадцати счёт окажется не ниже 15.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Определите среднюю скорость счёта в импульсах в секунду или минуту и умножьте её на длительность измерения: получится λ.
  2. Введите λ в первое поле и порог k во второе: это число импульсов, которое вы проверяете на превышение.
  3. Нажмите «Вычислить» и прочитайте P(X ≥ k): долю интервалов, в которых будет не менее k импульсов.
  4. При необходимости изменяйте k и смотрите, как быстро вероятность падает при удалении порога от среднего.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Почему используется распределение Пуассона?

Распады ядер происходят независимо друг от друга с постоянной в среднем интенсивностью, а число таких событий за фиксированное время при этих условиях подчиняется закону Пуассона.

Что значит P(X ≥ 0)?

Это достоверное событие: числа импульсов не меньше нуля всегда, поэтому вероятность равна 1. Полезный порог начинается с k = 1.

Можно ли применять расчёт при очень высокой скорости счёта?

Нет, при высокой скорости сказывается мёртвое время счётчика: часть импульсов теряется, и реальный счёт отстаёт от пуассоновского. Тогда нужны поправки или другой детектор.

Как учесть фон?

Если вы проверяете счёт от источника, введите в λ сумму ожидаемого фона и сигнала. Для оценки одного только фона подставьте среднее фоновое число импульсов.

Похожие калькуляторы

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_030244/

Предварительный просмотр