Погрешность измерений: точность и правильность

Ученые обычно делают повторные измерения величины для обеспечения качества полученных данных и для оценки точности и правильности результатов. Измерения являются точными, если они дают очень похожие результаты при повторении аналогичным образом. Измерение считается правильным, если оно дает результат, очень близкий к истинному или общепринятому значению. Точные значения согласуются друг с другом; правильные значения согласуются с истинным значением.  

Предположим, что химику, занимающемуся контролем качества в фармацевтической компании, поручено проверить правильность и точность трех разных аппаратов, чтобы выдать 500 мл сиропа от кашля в бутылках для хранения. Химик использует каждую машину для заполнения пяти бутылок, а затем тщательно определяет фактический объем выданного препарата, как указано в таблице 1.

Учитывая эти результаты, химик сообщил, что дозатор №1 – точный, но не правильный. Все значения для дозатора №1 близки друг к другу, но ни одно из значений не близко к целевому значению 500 мл. Результаты для дозатора №2 оказались более правильными (значения близки к 500 мл), но низкую точность (сильно отличаются друг от друга). Наконец, химик сообщил, что диспенсер №3 работает хорошо, и он правильно дозирует сироп от кашля (все объемы находятся в пределах 0.2 мл от целевого объема) и точно (объемы отличаются друг от друга не более чем на 0.2 мл).

Очень аккуратные измерения также имеют тенденцию быть точными. Однако высокоточные измерения могут быть неверными. Например, неправильно откалиброванный термометр или неверный баланс взвешивания могут дать точные показания, которые не являются правильными.

Случайные и систематические ошибки

Ученые всегда стараются максимально точно и точно записывать результаты измерений. Однако иногда возникают ошибки. Эти ошибки могут быть случайными или систематическими.

Случайные ошибки наблюдаются из-за несоответствия или колебаний в процессе измерения или изменений в самом количестве измеряемого вещества. Такие ошибки колеблются, будучи или гораздо ниже, или гораздо выше по сравнению с истинным значением при повторных измерениях. Возьмем, к примеру, ученого, который измеряет длину земляного червя с помощью линейки. Случайная ошибка в процессе измерения может быть результатом несогласованных методов, с помощью которых учёный снимает показания, или того факта, что земляной червь не неподвижен, и движения его тела могут представлять трудности при выполнении правильных измерений длины. Случайная ошибка не может быть предотвращена; однако ее можно усреднить с помощью повторных проб.

Систематические ошибки возникают из-за постоянной проблемы и приводят к постоянным расхождениям в измерениях. Эти ошибки, как правило, постоянно либо слишком высоки, либо слишком низки по сравнению с истинным значением. Они предсказуемы и в основном имеют важное значение. Например, неправильно откалиброванные весы могут постоянно давать завышенный вес объектов по срявнению с истинным значением их весов. Однако, в отличие от случайной ошибки, систематические ошибки не могут быть усреднены повторными измерениями.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2e, раздел 1.5: Погрешность измерений, аккуратность и точность.