《物理量測量》根據(jù)《高等工業(yè)學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》編寫而成,立意
新穎,突出物理量的測量。《物理量測量》分章節(jié)介紹了測量的不確定度與數(shù)據(jù)處理,
力學(xué)量、熱學(xué)量與波動特征量測量,電磁學(xué)量測量,光學(xué)量測量,近代物理與
綜合性實(shí)驗(yàn),設(shè)計性實(shí)驗(yàn)；書末附表還給出了常用物理量表。《物理量測量》列出的不
同層次的實(shí)驗(yàn),內(nèi)容比較全面,強(qiáng)調(diào)學(xué)生基本測量技能的培養(yǎng)和科學(xué)觀念、
科學(xué)行為的養(yǎng)成教育。
更多科學(xué)出版社服務(wù)，請掃碼獲取。
《物理量測量》可作為高等工業(yè)學(xué)校各專業(yè)本、專科及理科類學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)教材,也可供成人教育學(xué)院、函授大學(xué)和職工大學(xué)選用或參考。
目錄
第四版前言
第三版前言
第二版前言
第一版前言
緒論 1
第一章 測量的不確定度與鼓據(jù)處理 5
1.1 測量、測量誤差與誤差處理 5
1.2 測量的不確定度 9
1.3 數(shù)據(jù)處理 12
第二章 力學(xué)量、熱學(xué)量與波動特征量測量 19
2.0 力學(xué)、熱學(xué)量測量基本知識 19
2.0.1 長度的測量 19
2.O.2 質(zhì)量的測量 20
2.O.3 時間的測量 21
2.O.4 溫度的測量 21
2.1 密度測量 22
2.1.1 游標(biāo)卡尺、螺旋測微計與天平的使用 22
2.1.2 液體與不規(guī)則物體密度的測量 29
2.2 氣墊導(dǎo)軌的應(yīng)用 30
2.2.1 驗(yàn)證動量守恒定律 31
2.2.2 簡諧振動規(guī)律研究 37
2.2.3 驗(yàn)證牛頓第二定律 40
2.3 慣性質(zhì)量測量 43
2.4 重力加速度測量 46
2.4.1 自由落體法測重力加速度 46
2.4.2 單擺法測重力加速度 50
2.4.3 復(fù)擺法測重力加速度 51
2.5 轉(zhuǎn)動慣量測量 54
2.5.1 扭擺法測物體的轉(zhuǎn)動慣量 54
2.5.2 轉(zhuǎn)動慣量儀的使用 59
2.6 楊氏模量測量 63
2.6.1 拉伸法測量楊氏模量 63
2.6.2 梁彎曲法測量楊氏模量 68
2.7 用焦利秤測量液體表面張力系數(shù) 72
2.8 空氣絕熱指數(shù)測量 76
2.9 不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)測量 79
2.10 比熱容測量 83
2.11 金屬線膨脹系數(shù)測量 86
2.12 冰的熔解熱測量 89
2.13 機(jī)械波波長測量 93
第三章 電磁學(xué)量測量 96
3.0 電磁學(xué)量測量基本知識 96
3.1 電表使用 101
3.1.1 電表改裝與校正 101
3.1.2 制流電路與分壓電路 106
3.2 靜電場測繪 110
3.3 電阻測量 115
3.3.1 惠斯通電橋測電阻 116
3.3.2 雙臂電橋測電阻 120
3.4 電動勢測量 124
3.4.1 電勢差計測量溫差電動勢 124
3.4.2 板式電勢差計測電池電動勢 132
3.5 示披器原理與使用 137
3.6 非線性元件伏安特性曲線測繪 145
3.7 PN 結(jié)溫度傳感器研究 148
3.8 熱敏電阻特性與溫度系數(shù)測量 154
3.9 霍爾效應(yīng)及應(yīng)用 157
3.9.1 霍爾元件基本參數(shù)測量 157
3.9.2 霍爾元件測量磁感應(yīng)強(qiáng)度 164
3.10 霍爾效應(yīng)法測量亥姆霍茲線圈磁場 170
3.11 磁滯回線和磁化曲線測繪 177
3.12 電子比荷測量 184
第四章 光學(xué)量測量 193
4.0 光學(xué)量測量基本知識 193
4.1 兩次成像法測量凸透鏡焦距 195
4.2 讀數(shù)顯微鏡的調(diào)節(jié)與使用 199
4.2.1 牛頓環(huán)法測量透鏡曲率半徑 200
4.2.2 劈尖干涉測微小直徑或厚度 203
4.3 分光計的調(diào)整與使用 205
4.4 單色光波長測量 211
4.4.1 單鍾衍射 211
4.4.2 光柵衍射 214
4.4.3 邁克耳孫干涉儀測量He-Ne 激光被長 218
4.5 透明材料折射率測量 222
4.6 旋光物質(zhì)溶液濃度測量 228
4.7 光強(qiáng)分布的測量 233
4.8 橢圓偏振消光法測薄膜厚度及折射率 237
第五章 近代物理與綜合性實(shí)驗(yàn) 243
5.0 近代物理與綜合性實(shí)驗(yàn)基本知識 243
5.1 電子電量測量 243
5.2 愛因斯坦方程驗(yàn)證及普朗克常量測量 250
5.3 金屬電子逸出功的測量 256
5.4 原子能級與激發(fā)電勢測量 262
5.5 德布羅意波長及普朗克常量測量 268
5.6 波的傅里葉分解與合成 273
5.7 全息照相 278
5.8 動態(tài)懸掛法、支撐法測量楊氏模量 284
5.9 智能法測剛體轉(zhuǎn)動慣量 289
5.10 氣體流速測量 296
5.11 聲速測量 303
5.12 玻爾共振儀使用與相差測量 307
5.13 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測量導(dǎo)熱系數(shù)和比熱 314
5.14 霍爾效應(yīng)的研究及磁場強(qiáng)度測量 322
第六章 設(shè)計性實(shí)驗(yàn) 330
6.0 設(shè)計及創(chuàng)新應(yīng)用性試驗(yàn)概述 330
6.1 固體密度測量 330
6.2 氣軌斜面上測滑塊的瞬時速度 331
6.3 用硅壓阻式力敏傳感器測量液體的表面張力系數(shù) 331
6.4 霍爾元件傳感器測量楊氏模量 336
6.5 感應(yīng)式落球法測量液體葡度系數(shù) 342
6.6 用千分表法測金屬線膨脹系數(shù) 348
6.7 用懸絲稠合彎曲共振法測金屬材料楊氏模量 352
6.8 聲速綜合實(shí)驗(yàn)測量 358
6.9 單臂電橋法測微安表內(nèi)阻 365
6.10 電表的設(shè)計 365
6.11 測定電流計內(nèi)阻Rg和電流計靈敏度Si 374
6.12 研究熱敏電阻的溫度特性 374
6.13 電子和場設(shè)計 375
6.14 理想二極管非線性伏安特性及電子比荷測量 388
6.15 太陽能電池測量 392
6.16 溫度傳感器特性測量和溫度計設(shè)計 400
6.17 自組邁克耳孫干涉儀空氣折射率測量 408
6.18 光電設(shè)計及創(chuàng)新應(yīng)用性實(shí)驗(yàn) 411
6.18.1 光照度計測量光照度 411
6.18.2 光功率計測量光照度 415
6.18.3 PSD 位移測量 417
6.18.4 光電轉(zhuǎn)速里程測量 420
6.18.5 光電傳感器的特性測量 424
6.19 光電探測綜合實(shí)驗(yàn) 427
6.19.1 光敏電阻特性測試 427
6.19.2 光電二極管特性測試 434
6.19.3 光電三極管特性測試 440
6.20 光纖壓力傳感器測壓力 444
6.21 菲涅耳雙棱鏡干涉 446
6.22 楊氏雙縫干涉 447
6.23 勞埃德鏡干涉 448
6.24 夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射 449
6.25 菲涅耳單縫衍射 450
6.26 光柵衍射 451
附表 453
附表1 基本物理常數(shù)、常量表 453
附表2 在海平面上不同緯度處的重力加速度 454
附表3 20℃時某些金屬的彈性模量 454
附表4 水的表面張力與溫度的關(guān)系 455
附表5 液體的比熱容 455
附表6 固體的比熱容 455
附表7 固體的線膨脹系數(shù) 456
附表8 水的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)變化的參考值 456
附表9 不同溫度下干燥空氣中的聲速 457
附表10 某些金屬合金的電阻率及其溫度系數(shù) 458
附表11 幾種標(biāo)準(zhǔn)溫差電偶 458
附表12 銅-康銅熱電偶分度表 458
附表13 常用光源的譜線波長 459
附表14 幾種常用激光器的主要譜線波長 460
附表15 常溫下某些物質(zhì)相對于空氣的折射率 460
附表16 一毫米厚石英片的旋光率 460
附表17 光在有機(jī)物中偏振面的旋轉(zhuǎn) 460
附表18 常用材料的導(dǎo)熱系數(shù) 461
附表19 Cu-50銅電阻的電阻-溫度特性 461
附表20 菎麻油蒙古度系數(shù) 462
參考文獻(xiàn) 463
緒論
認(rèn)識源于實(shí)踐,又要得到實(shí)踐的檢驗(yàn).科學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐的重要形式之一,自然規(guī)律的認(rèn)識與應(yīng)用,無不與實(shí)驗(yàn)息息相關(guān),在科學(xué)研究和生產(chǎn)活動中,有著十分重要的作用.隨著教學(xué)改革的深入,作為一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不再僅僅是對物理理論的簡單應(yīng)用和機(jī)械重復(fù),而應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)訓(xùn)練的功能.鑒于此,使學(xué)生掌握基本科學(xué)儀器的使用方法和常規(guī)物理量的測量方法,成為這種基礎(chǔ)訓(xùn)練的重中之重,這也是開設(shè)“物理量測量”課程的目的所在.通過本課程的學(xué)習(xí),為今后更高層次的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究打下牢固的基礎(chǔ),以適應(yīng)21世紀(jì)“面向現(xiàn)代化,面向未來”的人才培養(yǎng)要求.
1.“物理量測量”課程目的
通過對物理現(xiàn)象的觀察和分析,閱讀教材和相關(guān)資料,概括出具體物理量測量的原理與方法,正確使用儀器,科學(xué)測量,同時記錄和處理數(shù)據(jù),分析測量結(jié)果并撰寫實(shí)驗(yàn)報告.對一些不太復(fù)雜的物理量,能夠自行設(shè)計測量方法并完成測量.同時注意培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng),以及遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛護(hù)公物的優(yōu)良品質(zhì).
2.主要教學(xué)環(huán)節(jié)
為達(dá)到課程開設(shè)目的,基本程序大致有三個重要環(huán)節(jié).
1)課前預(yù)習(xí)
課前應(yīng)根據(jù)網(wǎng)上預(yù)約的課程項目,認(rèn)真閱讀教材,必要時應(yīng)查閱相關(guān)資料,明確本次課的測量目的,基本弄懂所用的原理方法,在此基礎(chǔ)之上,弄清楚要觀察哪些現(xiàn)象,測量哪些數(shù)據(jù),是直接測量還是間接測量.全面了解之后,寫出預(yù)習(xí)報告,內(nèi)容包括:基本原理的文字概述、畫出原理圖、列出理論公式、擬定數(shù)據(jù)記錄表格.
2)課堂測量
學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之后,應(yīng)遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則,在教師指導(dǎo)下,進(jìn)一步明確測量的目的、儀器的使用方法及注意事項,認(rèn)真操作,仔細(xì)觀察,積極思考,細(xì)心記錄.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,將測量數(shù)據(jù)交教師審閱簽字后,方可離開實(shí)驗(yàn)室.
3)課后總結(jié)
課后及時對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)處理包括計算、作圖、誤差分析等方面.數(shù)據(jù)處理后給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,撰寫出實(shí)驗(yàn)報告,要求字跡工整、文理通順、圖表合理、結(jié)論明確、格式規(guī)范.實(shí)驗(yàn)報告內(nèi)容包括：
(1)實(shí)驗(yàn)名稱(同時注明實(shí)驗(yàn)者姓名、實(shí)驗(yàn)日期).
(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
(3)實(shí)驗(yàn)原理.概述本次測量所依據(jù)理論,附帶必要的公式、原理圖.
(4)實(shí)驗(yàn)步驟.根據(jù)實(shí)際操作過程,條理分明地概括說明測量主要程序及注意事項.
(5)數(shù)據(jù)處理.記錄測量數(shù)據(jù),完成數(shù)據(jù)計算、曲線圖繪制、誤差分析.
3.物理實(shí)驗(yàn)課學(xué)生須知
(1)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課開課學(xué)期為每級學(xué)生的第二學(xué)期和第三學(xué)期上課.學(xué)生預(yù)約時要觀察網(wǎng)上的每個實(shí)驗(yàn)項目規(guī)定的學(xué)時數(shù),在每學(xué)期的第一至二周內(nèi)一次性預(yù)約完本學(xué)期規(guī)定的實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)(實(shí)驗(yàn)項目數(shù)X學(xué)時數(shù)).學(xué)生根據(jù)預(yù)約實(shí)驗(yàn)項目按時上課,可自己設(shè)計創(chuàng)新研究項目.
(2)“清明節(jié)”、“勞動節(jié)”、“端午節(jié)”、“國慶節(jié)”、“中秋節(jié)”、“元旦”節(jié)日休息時間,請不要預(yù)約實(shí)驗(yàn)項目.
(3)學(xué)生要掌握本學(xué)期上理論課的時間,確定理論課與實(shí)驗(yàn)課時間不沖突的前提下預(yù)約實(shí)驗(yàn)項目.選課路徑:教務(wù)處一實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)一大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心.初始密碼為123456:你第一次登陸后必須修改初始密碼,并記牢你修改的新密碼.要記錄下你預(yù)約的每個實(shí)驗(yàn)項目、實(shí)驗(yàn)室編號、時間代碼（例第09周、星期3、第56節(jié)上課,時間代碼為09356).
(4)實(shí)驗(yàn)前必須預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義,寫出預(yù)習(xí)報告,實(shí)驗(yàn)報告上的內(nèi)容要準(zhǔn)確填寫,到實(shí)驗(yàn)室上課簽名時再填寫實(shí)驗(yàn)序號,沒有寫預(yù)習(xí)報告者一律不準(zhǔn)做實(shí)驗(yàn),請與老師商定另做實(shí)驗(yàn)的時間.
(5)如果預(yù)約的實(shí)驗(yàn)項目不能按時上課,請在每周四以前在網(wǎng)上撤銷該實(shí)驗(yàn)項目重新預(yù)約,或者提前持請假條向任課教師請假,另商定上課時間.
(6)學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課必須隨身攜帶有照片的有效證件,已方便老師對教學(xué)查詢及教學(xué)問題的處理.
(7)禁止讓他人網(wǎng)上替代預(yù)約實(shí)驗(yàn)項目,以防出錯.不準(zhǔn)學(xué)生替做實(shí)驗(yàn),替做和被替做的學(xué)生本學(xué)期成績?yōu)榱惴?出現(xiàn)的不良后果學(xué)生本人自負(fù).
(8)學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時不準(zhǔn)開通信工具,不準(zhǔn)隨便出入實(shí)驗(yàn)室,有事向老師請假!
(9)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后兩天內(nèi)將實(shí)驗(yàn)報告投到任課教師的實(shí)驗(yàn)報告箱內(nèi),交實(shí)驗(yàn)報告時請不要投錯實(shí)驗(yàn)報告箱,以防實(shí)驗(yàn)報告丟失.
(10)第17周四至18周二為成績公示時間,學(xué)生可網(wǎng)上查詢本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)成績,成績有誤者請本周及時找任課教師查詢.
(11)上大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課時!如遇到其他事宜,請直接到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心（15-445室）網(wǎng)絡(luò)管理中心處咨詢.
(12)物理實(shí)驗(yàn)室分布在15號教學(xué)樓北區(qū):三層實(shí)驗(yàn)室、四層實(shí)驗(yàn)室、五層實(shí)驗(yàn)室.
(13)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)址：http://210.44.176.104/wuli.
4.物理實(shí)驗(yàn)成績評分細(xì)則
為使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績公平、公正、合理的原則,對學(xué)生的每個實(shí)驗(yàn)項目要有統(tǒng)一的綜合評價,評價學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績由三部分組成:實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)分、課堂實(shí)驗(yàn)綜合考察分和實(shí)驗(yàn)測試報告分.為使所有實(shí)驗(yàn)項目評分盡量達(dá)到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求,特制定如下評分細(xì)則：
1)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)分（0分）
(1)實(shí)驗(yàn)報告上的內(nèi)容填寫要完整（實(shí)驗(yàn)名稱、姓名、時間代碼、實(shí)驗(yàn)序號、級班、儀器與用具等).
(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
(3)實(shí)驗(yàn)原理及原圖.
(4)操作步驟.
(5)畫出數(shù)據(jù)記錄表格.
(6)書寫工整,表達(dá)完整.
2)實(shí)驗(yàn)課堂綜合考察分30分)
(1)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室要簽名,按實(shí)驗(yàn)序號對號入座.
(2)遲到超過八分鐘本次實(shí)驗(yàn)取消.
(3)入座后檢查儀器的器件數(shù)量是否缺少、開關(guān)、旋鈕是否正常.
(4)認(rèn)真聽老師講解,不明白的地方舉手提問.
(5)熟悉儀器各項功能,正確連接線路,掌握儀器的正確操作功能.
(6)按正確的實(shí)驗(yàn)步驟逐項進(jìn)行操作.
(7)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采取實(shí)事求是,數(shù)據(jù)用鋼筆、圓珠筆填入數(shù)據(jù)表格中,抄襲別組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為零分.
(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將儀器、物品清點(diǎn)好,凳子放回原處.
(9)要保持室內(nèi)良好的環(huán)境衛(wèi)生.
3)實(shí)驗(yàn)報告分40分)
(1)實(shí)驗(yàn)原理能用創(chuàng)新的理論知識闡述,做到簡明扼要.
(2)實(shí)驗(yàn)過程能補(bǔ)充新的實(shí)驗(yàn)步驟和測量技巧.
(3)采取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、能估讀到儀器最佳有效數(shù)字的位數(shù).
(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采取量要大(不少于五組).
(5)數(shù)據(jù)處理要計算全過程(只寫公式及結(jié)果零分).
(6)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仔細(xì)作圖.
(7)對不同的實(shí)驗(yàn)要采取正確的誤差處理方法(按教材及教師要求).
(8)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果要進(jìn)行分析(簡要用文字說明).
(9)回答課后思考題.
(10)按時交實(shí)驗(yàn)報告.
(1)不交實(shí)驗(yàn)報告者實(shí)驗(yàn)報告分記零分.
4)無故曠課補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)者滿分(60%分).曠課一周內(nèi)有任課教師按學(xué)生曠課原因解決,一周外由實(shí)驗(yàn)室正、副主任按學(xué)生曠課原因解決.
各位任課教師認(rèn)真掌握評分細(xì)則,在報告中打出批改標(biāo)記(對號"、錯號X、扣掉分標(biāo)記）,批改日期.上述三項成績之和為每一個實(shí)驗(yàn)項目的總成績.
第一章測量的不確定度與數(shù)據(jù)處理
1.1測量、測量誤差與誤差處理
1.測量與測量誤差
自然科學(xué)的發(fā)展過程是通過對客觀世界的觀察研究,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象,找出物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律,并作出正確解釋的過程.為了更準(zhǔn)確地分析事物,測量物理量的大小是必不可少的,因此要借助于實(shí)驗(yàn)的方法來測量數(shù)據(jù).物理量須有一個標(biāo)準(zhǔn)單位來與之比較方能知道其大小.被測物理量與所選的標(biāo)準(zhǔn)單位進(jìn)行比較,得到的倍數(shù)即為測量值.例如長度選擇米（m)為標(biāo)準(zhǔn)單位（它是光在真空中1/299792458S傳播的距離).顯然,測量值的大小與所選用單位有關(guān).因此,表示一個物理量的測量值時必須包括數(shù)值和單位.
1)直接測量與間接測量
測量分為兩類,直接測量和間接測量.
直接測量是用能直接讀出被測值的儀器進(jìn)行測量的方法,相應(yīng)測量值稱為直接測量值.例如用米尺測物體的長度,用天平測物體的質(zhì)量,用電流表測量電路中的電流強(qiáng)度等都是直接測量.
實(shí)際測量中,很多物理量是沒有專門儀器來直接測量的.通常的方法是先用直接測量的方法測出幾個物理量,然后代入公式計算得到所需物理量,這種方法稱為間接測量.例如用單擺測量重力加速度時,先測出擺長"和周期了,然后代入公式
,得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?實(shí)際接觸到的測量,大部分屬于間接測量.
2)等精度測量和不等精度測量
對某一物理量進(jìn)行多次測量時,如果測量條件保持不變(同一的測量者、儀器、方法及相同的外部環(huán)境）,是無法判斷測量精度有何差異的,即無法判斷某一次測量比另一次測量是否更準(zhǔn)確,那么只能認(rèn)為每次測量的精度是同等級別的,這樣進(jìn)行的重復(fù)測量稱為等精度測量.如果測量條件中,一個或幾個發(fā)生了變化,這時所進(jìn)行的測量就稱為不等精度測量.實(shí)際測量中應(yīng)盡量保持為等精度測量.
3)測量誤差
在一定條件下,任何待測物理量都是客觀存在的,不依人的意志為轉(zhuǎn)移的確定量值,稱為真值.測量過程中,測量儀器不可能是盡善盡美的,測量所依據(jù)的理論公式所要求的條件也是無法絕對保證的,再加上測量技術(shù)、環(huán)境條件等各種因素的限制,測量不可能是無限精確的,測量結(jié)果與客觀存在的真值之間都有一定的差異,我們把測量結(jié)果與真值之間的差值叫做測量誤差.測量誤差反映了測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度,可用絕對誤差表示,也可以用相對誤差(E)表示
絕對誤差=測量結(jié)果一被測量的真值
相對誤差=絕對誤差/被測量的真值×100%
式中,絕對誤差表示測量結(jié)果偏離真值的大小與方向,即表示某一次測量結(jié)果的優(yōu)劣;相對誤差則可以比較不同測量結(jié)果的優(yōu)劣度.
2.誤差分類
誤差按其性質(zhì)和產(chǎn)生原因可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差.
1)系統(tǒng)誤差
系統(tǒng)誤差總是使測量結(jié)果向一個方向偏離,其數(shù)值是一定的或以可預(yù)知的方式變化的.它來源于儀器本身的缺陷(儀器誤差）,如儀器的零點(diǎn)不準(zhǔn),球面鏡各處的曲率不一樣;或來源于理論公式和測量方法的近似性(理論誤差或方法誤差）,如用伏安法測電阻時沒考慮電表內(nèi)阻,單擺測重力加速度時忽略了空氣阻力；或來源于測量者個人習(xí)慣性誤差(個人誤差）,如計時時,有人反應(yīng)快、有人反應(yīng)慢等.
系統(tǒng)誤差有時是定值,如游標(biāo)卡尺的零點(diǎn)不準(zhǔn);有些是積累性的,如在較高溫度下用鋼制米尺進(jìn)行測量,其指標(biāo)值小于真值,誤差隨待測長度成正比增加；還有些是周期性變化的,如分光計的轉(zhuǎn)動中心軸與刻度中心不重合而造成的偏心差,在不同的位置有不同的數(shù)值,按一定規(guī)律變化,但在某一定位置,其誤差又是定值.
可見,系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)是有規(guī)律的,或全部結(jié)果都大于真值,或全部結(jié)果都小于真值,增加測量次數(shù)并不能減小這種誤差的影響.消除和糾正系統(tǒng)誤差的方法是對儀器進(jìn)行校正,修正實(shí)驗(yàn)方法,或者在計算公式中引入修正項,以消除某些因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響.本課程只要求初步建立系統(tǒng)誤差的概念,并在某些實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)消除系統(tǒng)誤差的方法.
2)隨機(jī)誤差
測量時,由于測量者的感官有一定限制,如估讀儀器讀數(shù)時最后一位不準(zhǔn);或由于周圍環(huán)境條件變化,如測量中氣流擾動或溫度起伏;或由于測量對象本身有統(tǒng)計的漲落,如一定溫度下以一定速度運(yùn)動的分子數(shù)目是個有漲落的統(tǒng)計量;或由于其他一些不可預(yù)測的隨機(jī)因素造成的干擾等,都會引起測量誤差.這些由于隨機(jī)的或不確定的因素所引起的每一次測量值無規(guī)律的漲落而造成的誤差,稱為隨機(jī)誤差,也叫偶然誤差.
書單推薦
