工程光学课程论文

五系统误差产生的原因系统误差是由固定不变或因素或按确定规律变化的因素所造成，主要包括以下几个方面的因素：
1、仪器和装置方面的因素
因使用的仪器本身不够精密所造成的测定结果与被测量真值之间的偏差，如使用未经检定或校准的仪器设备、计量器具等都会造成仪器误差。或因检测仪器和装置结构设计原理上的缺点，如齿轮杠杆测微仪直线位移和转角不成比例而产生的误差；由仪器零件制造和安装不正确，如标尺的刻度偏差、刻度盘和指针的安装偏心、天平的臂长不等所产生的误差。
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汉口学院机电与工程学院2014－2015学年第一学期
光电信息工程专业《ห้องสมุดไป่ตู้程光学》课程论文
任课教师杨兴成绩
论文题目：《试验中误差的理解》
1.试验中误差的意义、来源
2.详细说明误差的分类以及如何恰当运用
3.详细说明降低各类误差的方法
试验中误差的理解
误差：误差是测量值与真值之差异称为误差，物理实验离不开对物理量的测量，测量有直接的，也有间接的。由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，测量不可能无限精确，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异，这种差异就是测量误差。其实，无论在任何实验中尤其是在一些精密的实验中，误差是不可避免的，我们不能消除误差，但是我们可以把一些可调的因素调整好，把误差降低到最低，这就是我们对科学态度的严谨追求。下面就来介绍下各种误差的种类及其来源意义
（4）零示法为了消除指示仪表不准而造成的系统误差，在测量过程中使被测量对指示仪表的作用与已知的标准量对它的作用相互平衡，使指示仪表示零，这时被测量的量值就等于标准量值，这就是零示法。例如，电桥电路、电位差计等等都是用这种方法来消除指示仪表不准引起的系统误差。
以上就是我对误差的理解及概括，实验的误差归根结底是我们对于实验本身准确性及科学性的态度和追求，实验中误差不可避免，但是我们可以用自己努力使误差降低来实现实验的准确。
由于这些因素无法控制，时大时小，随机波动，所以随机误差时大时小，时正时负，处于波动变化之中。
随机误差也叫偶然误差，即是指其大小、正负难以预测，是偶然的。
虽说随机误差是偶然的，但在多次测定中，它具有统计规律性。随时着测定次数的增加，正负误差可以抵消，故增加测定次数可以减小随时机误差。
过失误差:此类误差是由操作者的错误操作引起的;如记错数据,加错试剂,溅失溶液等.严格来说这不能算作误差来处理.凡是有过失的数据应一律舍弃掉.当然,操作者应养成严格、认真、仔细地工作习惯,避免产生过失误差.
四测量误差的来源
测量仪器：仪器制造有一定的精度和缺陷。
观测者：每个人都有自己的鉴别能力，一定的分辨率和技术条件，在仪器安置、照准、读数等方面都会产生误差。
外界条件：观测对外界的温度、湿度、大气折射等对观测结果都会产生影响。仪器工具误差环境误差：随时间变化、大气折光、无线电
1.测量仪器往往是系统误差的主要来源为了保证仪器符合测量要求，应经常或定期对测量仪器进行校验，以便及时发现系统误差。在实验中，还可以通过多个同类仪器进行比较，观察测量值的差异，找出它们一致性的数据，从中判定仪器的系统误差。
2、用校正方法来消除系统误差
这种方法是对取测量用的滴定管、移液管、容量瓶等计量器具，在测量前进行修正，做出校正曲线或误差表，测量后对实际测量值进行修正，从而避免或消除因此而产生的系统误差。
3、用空白实验来消除系统误差
空白试验是指在不加试样的情况下，按分析检验方法标准或规程在同样的操作条件下进行的测定。空白试验所得结果的数值为空白值。然后再对加入被测试样按分析检验方法标准或规程在同样的操作条件下进行测定得出试样的测定值，最后从试样的测定值中扣除空白值，就得到比较准确的分析结果，这样可以消除因蒸馏水含有杂质或所使用的试剂不纯所产生的系统误差。
4、人员因素由于操作人员的生理缺陷、主观偏见、不良习惯等到个人特点或不规范操作，如在刻度上估计读数时，习惯上偏于某一方向、读滴定管数值时偏高或偏低，滴定终点颜色辨别偏深或偏浅而产生的误差。由于人员因素而产生的误差一般称为操作误差。
5、使用试剂方面的因素由于检验中所用蒸馏水含有杂质或所使用的试剂不纯所引起的测定结果与实际结果之间的偏差。
2.分析实验所依据的理论公式所要求的约束条件在测量中是否已满足。将实验值与理论值或公认值进行比较，从中发现系统误差。例如用单摆测重力加速度时，要求摆角很小，并可将实验中测得的重力加速度与公认值进行比较。
3.有意识地改变仪器的某些参量或使用条件，以便分析和判断其中的系统误差
例：在光学实验中，为了验证结论的正确性，可以通过换其他组的测微目镜或者其他器材来重新读取数据；又如，当用透镜观测时，怀疑周围曲率半径对测量引起系统误差，可把透镜的方位转180°后再测一次，若两次测量值不同，可判定因曲率半径的影响，测量中有系统误差存在。
六系统误差的减小和消除方法
为了尽量减小或消除系统误差对测定结果的影响，可以用以下方法来减小和消除系统误差。
1、从产生误差的根源上消除系统误差
这是消除系统误差的根本方法。在测定之前，要求检测人员在检测过程中可能产生的系统误差进行认真的分析，必须尽可能预见一切可能产生系统误差的来源，并设法消除或尽量减弱其影响。例如，测量前对仪器本身性能进行检查，使仪器的环境条件和安装位置符合检验技术要求的规定；对仪器在使用前进行正确的调整；严格检查和分析测量方法是否正确等来消除仪器、检测方法、环境等因素而产生的系统误差；为防止因仪器长期使用而使其精度降低，及时送计量部门进行周期检定。
（2）抵消法即要求进行两次测量，改变测量中的某些条件，如测量方向、电压极性等，使前后两次测量的系统误差大小相等、符号相反，取两次测量结果的平均值即可消除系统误差。
（3）代替法这种方法是在不改变测量条件的前提下，用已知的标准量代替被测量，再次进行测量，得出被测量与标准值的差值，即被测量等于标准值加差值，从而达到消除系统误差的目的。
系统误差不能通过增加测定次数来消除，只能通过选择好的分析方法、校正仪器、提纯试剂、提高操作者水平、保持环境稳定方能使其降低。
随机误差也叫偶然误差。是由于某些无法控制的因素的随机波动而形成的误差。
随机误差来源于环境温度、湿度的变化，仪器性能的微小波动，电压的变化，大地振动，气压变化，操作者操作的微小差别等。
（3）操作误差：由于操作者操作不当而引起的误差；如分解试样总是不完全，读滴定管总是偏高，终点颜色观察总是偏深等。
环境误差：环境变化造成的误差；如室温升高，湿度加大等。
当分析方法、仪器、试剂、操作者和环境确定以后，即确定了一个分析系统。此分析系统固有的缺陷所导致的误差就是系统误差。只要系统不变，系统误差是确定的，其大小、方向不变，重复测定重复出现。
2、环境因素待测量值在实际环境温度和标准环境温度下测量所产生的偏差、在测量过程中待测量随温度、湿度和大气压按一定规律变化的产生的偏差。
3、测定方法方面的因素是由测定方法本身造成的误差，或由于测试方法本身不完善、使用近似的测定方法或经验公式引起的误差。例如，在重量分析中，由于沉淀的溶解，共沉淀现象，灼烧时沉淀分解或挥发等原因都会引起测定的系统误差。
4、采用对照试验消除系统误差对照试验就是用同样的分析方法在同样的条件下，用标样代替试样进行的平行测定。通过对照试验可以校正测试结果，消除系统误差。
5、不变系统误差消除方法对测量过程中存在固定不变的系统误差，可以采用以下消除方法：
（1）交换法根据误差产生的原因，将引起系统误差的某些条件相互交换，其他条件保持不变，使产生系统误差的因素对测量结果起相反的作用，从而消除系统误差。如用等臂天平称量时，由于天平左右两个臂长有微小差别，称量时会产生恒值系统误差。如果将被称量物品与砝码在天平左右称盘上交换，称量两次，取两次测量结果的平均值为被测物品的最终测量结果，就可以消除天平两臂不等而带来的系统误差。
系统误差:由于一些比较确定的因素而引起的误差称为系统误差。也叫偏倚。
（1）方法误差：指方法本身造成的误差；如反应不能定量完成，沉淀溶解，络合物解离，副反应干扰，滴定终点和等当点不一致等。
（2）仪器误差：由于仪器本身的局限而引起的误差；如天平不等臂，容量仪器刻度不准，砝码不准，PH计零点不对，分光光度计波长不准等。