Случайная ошибка и систематическая ошибка
Когда мы проводим эксперимент в лаборатории, наша главная цель – свести к минимуму ошибки и провести его как можно точнее, чтобы получить хорошие результаты. Тем не менее, есть несколько способов, где могут быть ошибки. Хотя мы стараемся устранить все ошибки, сделать это невозможно. Всегда присутствует определенная степень неточности. Одной из причин ошибок может быть оборудование, которое мы используем. Со временем оборудование имеет тенденцию к сбоям, и это влияет на измерения. Иногда оборудование предназначено для работы в определенных условиях окружающей среды, и если эти условия не обеспечиваются, оно не будет работать точно. Помимо ошибок оборудования, могут быть ошибки людей, которые с ними работают. Особенно мы допускаем ошибки при снятии показаний. Иногда, если проводящие эксперимент неопытны, в методах могут быть различные ошибки. С другой стороны, ошибки могут возникнуть из-за использования неподходящего материала или реагентов. Хотя мы не можем устранить все эти ошибки на 100%, мы должны попытаться устранить их максимально, чтобы получить результат ближе к реальным результатам. Иногда эти ошибки являются причиной того, что мы не получаем измерения или результаты в соответствии с теоретическими значениями. Когда мы проводим измерение или проводим эксперимент, мы пытаемся повторить его несколько раз, чтобы уменьшить ошибку. В противном случае, иногда меняя экспериментатора, меняя место или меняя используемое оборудование и материалы, мы пытаемся провести одни и те же эксперименты несколько раз. В основном в эксперименте могут возникать ошибки двух типов. Это случайная ошибка и систематическая ошибка.
Случайная ошибка
Как следует из названия, случайные ошибки непредсказуемы. Это ошибки, вызванные неизвестными и непредсказуемыми изменениями в эксперименте. Хотя экспериментатор проводит один и тот же эксперимент таким же образом, используя одно и то же оборудование, и если он не может получить тот же результат (то же самое число, если это измерение), то это происходит из-за случайной ошибки. Это может быть связано с оборудованием или условиями окружающей среды. Например, если вы измеряете вес куска железа на одних и тех же весах и получаете три разных показания за три раза, это случайная ошибка. Чтобы свести к минимуму ошибку, можно проводить большое количество одних и тех же измерений. Взяв среднее значение всех, можно получить значение, более близкое к реальному значению. Поскольку случайные ошибки имеют нормальное распределение по Гауссу, этот метод получения среднего дает точное значение.
Систематическая ошибка
Систематические ошибки предсказуемы, и эта ошибка будет присутствовать для всех снятых показаний. Это воспроизводимые ошибки, и они всегда в одном и том же направлении. Для эксперимента систематические ошибки будут сохраняться на протяжении всего эксперимента. Например, систематическая погрешность может быть вызвана несовершенной калибровкой прибора, или же, если мы используем для измерения длины рулетку, удлинившуюся в результате использования, погрешность будет одинаковой для всех измерений.
В чем разница между случайной ошибкой и систематической ошибкой?
• Случайные ошибки непредсказуемы, и это ошибки, вызванные неизвестными и непредсказуемыми изменениями в эксперименте. Напротив, систематические ошибки предсказуемы.
• Если мы сможем определить источники систематических ошибок, мы сможем легко их устранить, но случайные ошибки так просто устранить не удастся.
• Систематические ошибки влияют на все показания одинаково, тогда как случайные ошибки различны для каждого измерения.
