1.误差与数据处理
人类的生产生活、科学研究和工程应用等几乎都跟实验测量息息相关。受测量仪器、测量原理、测量环境、测量者的观察力等因素影响,测量结果不可能绝对准确,故一切测量都不可避免地存在不确定性。因此对于实验测量的结果,不仅要给出被测量的量值和单位,还应估计量值的可靠程度,即对测量结果的不确定度进行评定。没有不确定程度评定的实验测量结果是没有意义的。另外,对测量方法和测量结果进行分析,甚至可以帮助测量方法的改进和实验方案的优化。
本章将结合物理实验中常见物理量的测量,介绍测量、测量不确定度评定和表示、数据处理方法等方面的基本知识,帮助大家掌握科学实验中测量结果评定和表示的基本方法。
1.1 测量误差和不确定度
对各种物理量进行的测量以及测量结果的不确定性分析,是发现新的科学规律、检验新的理论、研究新物质新材料和发明新装置必不可少的实践基础。
1.1.1 测量和误差
一、测量及其分类
测量是指借助一定的实验仪器以确定被测对象的量值的基本操作。测量结果应包含度量的数值、物理量的单位以及结果可信赖的程度。
测量的分类方式有多种,按获得测量结果的方式,可分为直接测量和间接测量;按测量条件的异同,可分为等精度测量和非等精度测量;按测量的形式,可分为接触式测量和非接触式测量;按测量时被测量随时间的变化情况,可分为静态测量和动态测量等。
- 直接测量 把待测物理量直接与作为标准的物理量相比较的测量方式。如用卷尺量桌子长度、用电流表测电路中的电流等。
- 间接测量
- 等精度测量
- 不等精度测量