二、误差

二、误差

任何仪器都与用来测量长度的米尺一样,无论多么精密,总有一个最小刻度线。对于不同观察者,由于主观能力的差异,常常将最小刻度线之间的量值读成不同读数。另外,仪器的刻度线不可能绝对准确,外界环境也随时会发生变化等原因,都会对测量产生影响,使得任何测量都不可能绝对准确地测出物理量的真实值,测得值与真实值之间的差异称为误差。若某物理量的真实值为A,测得值为x,测量误差Δx可表示为

图示

在多次测量某一物理量时,即使什么条件都相同,测量者仍无法判断其中哪一次测得量是绝对准确的,因此误差是必然存在的。

1.系统误差

由于仪器的固有缺陷(如天平两臂不等、零点未调准、砝码未经校正、刻度未刻准等),测量方法粗糙,个人习惯与偏向(如读数时偏低或偏高),有关因素考虑不周(如测体积未考虑热膨胀,测重量未考虑浮力等),以及理论、公式和方法的近似性等引起的误差称为系统误差。其误差的特点是具有确定性,即测得值总是有规律地朝着某一方向偏离真值(总是偏大或总是偏小)。要减小系统误差需改进仪器设备、测量方式或对实验结果做某些修正。(https://www.daowen.com)

2.偶然误差

由于人们的感官(如听觉、视觉、触觉等)分辨能力的限制,使每个人估计读数的能力不同,在测量过程中受外界环境的干扰(如温度不均匀、振动、气流)等原因而引起的误差称为偶然误差。其误差的特点是具有随机性,即测得值比真值时大时小,不固定偏向一方。这种误差是无法控制并且不可消除的,它服从统计规律。进行多次测量,将结果取算术平均值,就会比任何一次单独测量更可靠,更接近真值。

3.过失误差

由于实验者使用仪器方法不正确、实验方法不合理、粗心大意、记错数据等原因,人为引起的误差称为过失误差。实验者若采取科学严谨的态度、一丝不苟的作风,过失误差是可以避免的。

下面我们专门来讨论偶然误差(认为其他误差已经消除或不存在)。