物理基礎、單位與測量
測量不確定度
測量不確定度是一個誠實的承認:沒有任何測量是精確的,每一個真實的讀數周圍都有一段疑慮的範圍。當你量一張桌子是 1.20 m,你並不是說剛好 1.2000... m;你是說接近 1.20 附近、上下差一點點。不確定度就是那個「上下差一點點」,把它寫成一個數字。
我們把結果報告成「最佳值 ± 不確定度」,例如 L = 1.20 ± 0.01 m,意思是真實長度極可能落在 1.19 到 1.21 m 之間。不確定度可能來自儀器的精細度(一把標到毫米的尺約給 ±0.5 mm),也可能來自重複測量時的分散。當幾個帶有不確定度的量在公式中結合時,它們的不確定度會傳遞:粗略地說,相加時把絕對不確定度相加,相乘時把相對(百分比)不確定度相加。
陳述不確定度不是草率的表現;它正是使測量成為科學的要素。一個沒有不確定度的結果,無法誠實地與理論或另一個實驗比較。這就是為什麼「12.3 ± 0.1 cm」比光禿禿的「12.3 cm」說了多得多。
兩個實驗室量同一根棒子:5.02 ± 0.03 cm 與 5.10 ± 0.02 cm。它們的範圍(4.99 到 5.05 與 5.08 到 5.12)沒有重疊,所以這個差異是真實的,而非只是測量的分散。
誤差範圍重疊代表兩個結果一致;分開則代表它們真的不同。
不確定度不是你本可避免的失誤;它是測量本身固有的。要減小它得靠更好的儀器或更多次重複,而不是一廂情願。
又称
另见