Погрешность измерений: точность и правильность

Ученые проводят многократные количественные измерения во время экспериментов, чтобы убедиться, что их результаты верны и точны. Точность измерения это степень близости результатов к истинному или принятому значению. Рассмотрим двух студентов, A и B, которые неоднократно взвешивали золотой слиток, истинная масса которого составляет 10 граммов.

Студент A сообщил о трех значениях:9, 5 грамма, 10 граммов и 10, 5 грамма, в то время как студент B сообщил о весе 8, 5 грамма, 8, 6 грамма и 8, 5 грамма. Студент А сообщил значения, более близкие к истинной массе слитка по сравнению со студентом B.Таким образом, измерения студента А были более точными"С другой стороны, точность это мера того, насколько близко результаты согласуются друг с другом или насколько они воспроизводимы. Измерение считается точным, если оно дает очень похожие результаты при повторении в одних и тех же условиях.

Например, значения массы золотого слитка, которые сообщил студент B, очень похожи друг на друга по сравнению со значениями студента A.Это называется прецизионность"Точность и прецизионность это два разных качества измерения, которые не зависят друг от друга. Таким образом, конкретный набор измерений может быть либо точным, либо прецизионным, либо ни тем, ни другим, либо и тем, и другим. Измерения массы золотого слитка студентом А были более точными, близкими к истинному значению в 10 граммов, но не прецизионными, поскольку они не были близки друг к другу.

Напротив, измерения студента B были прецизионными, но не точными. Высокоточные значения также имеют тенденцию быть прецизионными. Например, весы, многократно показывающие истинную или близкую к истинной массу для всех объектов.

Однако высокопрецизионные измерения не обязательно могут быть точными если те же весы неправильно откалиброваны, они могут дать прецизионные, но неточные результаты. Это может привести к научным ошибкам. Ошибки в процессе измерения распространенная проблема.

Такие ошибки можно разделить на две категории:случайные и систематические. Случайные ошибки являются результатом несогласованности в процессе измерения или изменения измеряемой величины. Это приводит к колебаниям, слишком высоким или слишком низким, относительно истинного значения.

Рассмотрим, как ученый измеряет длину дождевого червя с помощью штангенциркуля. Неспособность ученого правильно считать показания измерений или постоянное движение тела дождевого червя во время измерения может привести к неправильным измерениям длины. Случайной ошибки нельзя избежать, однако ее можно усреднить при повторных измерениях.

Систематические ошибки являются результатом постоянной проблемы и приводят к постоянным расхождениям в измерениях. Эти ошибки обычно либо слишком велики, либо слишком малы по сравнению с истинным значением. Например, неправильно откалиброванные весы постоянно измеряют вес неправильно.

Это предсказуемо и в основном зависит от прибора. Однако, в отличие от случайной ошибки, ее нельзя усреднить при повторном измерении.