不确定度与实验教学

    评定一个测量结果的质量，应有两个指标，一个是测量结果的最佳值，另一个是最佳值的可信程度。传统表示方法是使用误差来表示测量结果的可靠程度，这样做的结果，导致了概念上的矛盾和评定上的混乱。

    1传统表示方法的矛盾和混乱

    测量的目的在于想得到那个“客观存在的，在一定条件下有其确定大小的物理量的”真值。由于测量时不可能排除“所有测量的不完善性”，因此我们不能完全准确地得到真值，根据误差定义，误差等于测量值减去真值，即△N~N_侧一N_真，既然真值未能得到，误差就是未知的了，由此看出，误差是个理想概念。

    按传统做法，测量量N的结果通常表示为

式中表示测量结果的最佳值，△N通常有下列几种表示方法:

    c)△N为极限误差或最大误差;

    d)△N为偶然误差和系统误差的和或其方和根。

    以上几种表示方法，其弊端有以下几点:

    (1)许多教科书偏差和误差两概念不加区别，一律用误差表示测量结果，这样做造成了概念上的自相矛盾。特别是在口语中或简称时，一些人往往混淆了“误差”和“误差限”的概念。

    (2)使用算术平均偏差或标准偏差来表示测量结果的方法是不全面的，因为它们仅仅考虑了偶然效应的影响，而对那些系统效应则完全没有考虑。在测量中存在着各种各样的系统效应，它们对测量结果造成的误差，不可能做到完全的修正。

    (3)两种效应都考虑在内，但由于偶然误差和系统误差有不同的统计意义，它们的合成方法，不论是直接相加，还是它们的方和根都是有条件的，严格地讲，只有引起偶然误差和系统误差的各分量独立且服从正态分布时，才有可能采用相同概率的误差限方和根的方法。

    2实验教学中用不确定度评定实验结果势在必行

    考虑到上面所述及的及一些其它原因，1980年，国际计量局不确定度工作组向国际计量局提交了一份“实验不确定度的说明建议书”，建议用“不确定度”取代“误差”来评定测量的质量。这一文件在1981年被国际计量委员会原则通过，成为一项国际性的指导文件。我国计量科学院也在1986年发出了不确定度应用办法的通知，规定:在基本标准研究中，在测量和检定工作中，应采用不确定度作为误差数字指标的名称。目前国际上已普遍地使用“不确定度”表示测量结果，在国内科研和计量部门也已逐步应用了这一概念，但是在作为科学技术人员的摇篮和科学技术基地的高等学校的实验教材中，还没有广泛的应用。因此在实验教学中尤其是在大学物理实验教材中率先介绍并应用不确定度表示(评定)测量结果势在必行。