脉冲计数器/时间间隔定时器教学实验装置

我们的“ 双缝干涉，单光子时间 “已经成为经典的基本量子悖论”在单光子探测和实验示范。我们的新的脉冲计数器/间隔定时器单元：

• 从噪声背景中区分脉冲事件，脉冲振幅10 mV至1伏特;
• 正确的单位时间内的计数'事件'，0.1，1.0，或10秒计数的时间间隔;
• 可替代地，测量的脉冲之间的时间间隔和它的后继脉冲，1 - 微秒的分辨率;
• 写无限长度的数据文件（通过超级终端，在一台主机），每单位时间的连续计数，或连续计数之间的时间间隔。

到计数器/定时器单元，旨在发现即使是低层次的模拟脉冲以上的噪声背景下站立起来，建立一个电子鉴别。大约10毫伏到几伏特的范围内可连续调节和线性鉴别的阈值水平。监视器的输出为输入脉冲正是满足鉴别的阈值标准的视图。图1所示的鉴别器的行动。图。1：示波器获得10 ns /格上跟踪的痕迹：模拟输入鉴别; 下跟踪：监视器输出脉冲鉴别。设置的“范围较低跟踪事件进行触发，所以上跟踪显示所有但只这已激活鉴别 鉴别器的输出是一组标准化的脉冲，其中每个PMT脉冲会议产生的脉冲的电子标准。但是时间发生的这些事件应该服从泊松过程的法律-他们预期发生互不相关，并在随机的时间，但仍然在一些平均汇率。****的任何计数器测量的平均计数率的研究单光子事件。但是，对于学习计数率的波动，因此随机事件的统计特性，是需要很长的一系列这样的计数。例如，假设我们正在计数的光子到达中央条纹的干涉图案的顶部的两个狭缝的装置被设置为监视的强度。如果我们调整光源强度平均约1000每秒计数率，我们会找到什么，如果我们做很多重复个别测量？答案是如图所示。2，这是一个散点图的脉冲计数1秒1200连续试验。图。2：在1秒闸门时间检测到的光子事件数的散点图，观察数的函数绘制，1200连续观察

统计数据显示波动的平均值，1086计数/秒和学生可以从我们的新的计数器处理的数据文件来研究这些波动。他们应该探讨的问题包括：

• 计数率的标准差是什么？
• 结果，这取决于如何（变量）平均计数率？
• 卡方检验什么说一下图中的数据。2？
• 这是图中的数据的直方图。2？（参见图3）。这是分销高斯，它有预期的宽度从泊松统计图。3：直方图的数据的图。2，显示还预计预计从中央极限定理中心极限定理分布高斯分布

回到图的情节。2：显示计数到达的平均增长率大约为10 ³ /秒，这意味着计数到达10 ^-3 s或1毫秒的平均时间间隔。

但是，如果脉冲和它的**个继任者，之间的时间间隔重复测量，个别值将导致？什么值的分布将导致重复这种测量系列？你知不知道，这些值将有什么直方图？

我们的新的计数器/定时器可被配置来衡量这样一个时间间隔，如此反复做，并将结果写入到一个文件中，很容易给人一种（说）5000的时间间隔测量样本。在这样的样本中，我们发现（例如）近1000次的时间间隔在1-200μs范围。所有5000测得的时间间隔的直方图示于图。（4）图。4 5000测量一个光子事件和它的**个继任者之间的时间间隔分布的直方图显示：半对数图，横轴以微秒

直方图是不是高斯，但指数字符。暗示这种分布的平均间隔是0.910毫秒，比预期值0.921毫秒的平均计数率从图。2。但是，直方图不有一个峰，该值，事实上，在*短的时间间隔是*有可能的。

还请注意，在何种程度上的分布相匹配的预期指数是一个随机事件的假设测试：光子探测任何周期性事件，或在他们的到来，任何相关性将直接显示在这个情节。

还有许多其他来源的电子事件，一些高度（但不完全）定期，其他近（或全部）随机，和所有的人易患统计研究。你可能会认为一个相当**的时钟，或盖革计数器，此类事件的来源。这样的统计研究的先决条件，是一个大样本的数据，我们现在已经取得容易，简单，尽可能获得。我们重视我们新的计数器/定时器操作的透明度，确保数据（例如），可以采取手工的**模式的理解是怎么回事。我们确信学生做**采取手动设置的**个（小）的数据，让他们明白的列表数据和直方图来自介于抽象和聚合的过程中。

返回到双缝实验，我们希望学生能够看到光子事件，他们正在检测，无论是在干扰**或*小，仍然显示所有的统计特性，是随机的，互不相关的事件的预期，但但发生在一个明确的平均率。邀请更深入探讨的基本量子谜。

Introduction

TeachSpin’s ‘ Two-Slit Interference， One Photon at a Time’ has become a classic demonstration of the ‘essential quantum paradox’ and an experiment in single-photon detection. Now， we’ve improved its electronics with a new Pulse Counter/Interval Timer unit which makes possible a whole new set of investigations in the statistics of random-event processes.

Our NEW Pulse Counter/Interval Timer unit will:

• discriminate pulse events from a noise background， for pulses of amplitude 10 mV to > 1 Volts;
• correctly count ‘events per unit time’， with 0.1， 1.0， or 10-second counting intervals;
• alternatively， measure the time interval between a pulse and its successor pulse， to 1- µs resolution;
• and write data files of unlimited length (via HyperTerminal， in a host computer) of successive counts per unit time， or intervals between successive counts.

An electronic discriminator， designed to detect even low-level analog pulses standing up above a noise background， is built into the counter/timer unit. The discriminator’s threshold level can be adjusted continuously and linearly over a range of about 10 mV to several Volts. A monitor output gives a view of exactly what input pulses are meeting the discriminator’s threshold criterion. Figure 1 shows the discriminator in action.