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1、緒論主 講 ： 楊 開 禧大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 大 學(xué) 物 理 實(shí) 驗(yàn) 課 的 地 位 與 作 用 大 學(xué) 物 理 實(shí) 驗(yàn) 是 理 工 科 院 校 各 專 業(yè)的 一 門 必 修 的 、 獨(dú) 立 設(shè) 置 的 基 礎(chǔ) 實(shí) 驗(yàn) 課 ，是 學(xué) 生 在 大 學(xué) 接 受 系 統(tǒng) 實(shí) 驗(yàn) 方 法 和 實(shí) 驗(yàn)技 能 訓(xùn) 練 的 開 端 。 物 理 學(xué) 學(xué) 什 么 ？ 為 什 么 要 學(xué) 物 理 學(xué)l物 理 學(xué) 是 研 究 物 質(zhì) 運(yùn) 動(dòng) 一 般 規(guī) 律 及 物 質(zhì) 基 本結(jié) 構(gòu) 的 科 學(xué) ， 是 自 然 科 學(xué) 的 基 礎(chǔ) 學(xué) 科 ， 是 學(xué) 習(xí)其 他 自 然 科 學(xué) 和 工 程 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) 。l物 理 學(xué)

2、 是 一 門 實(shí) 驗(yàn) 科 學(xué) ， 物 理 實(shí) 驗(yàn) 在 物 理 學(xué)的 產(chǎn) 生 、 發(fā) 展 和 應(yīng) 用 過(guò) 程 中 起 到 重 要 的 作 用 。物 理 學(xué) 重 大 發(fā) 現(xiàn) 深 刻 影 響 著 我 們 的 生 活 ， X射線 、 核 磁 共 振 、 核 能 、 激 光 、 信 息 技 術(shù) 1901年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) X射 線 的 發(fā) 現(xiàn) 倫 琴1901年 ， 首 屆 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 授 予 德 國(guó) 物 理 學(xué)家 倫 琴 （ Willhelm Konrad Rotgen， 18451923） 以 表 彰 他 在 1895年 發(fā) 現(xiàn) 的 X射 線 。 1895年 ， 物 理 學(xué)

3、 已經(jīng) 有 了 相 當(dāng) 的 發(fā) 展 ， 它 的 幾 個(gè) 主 要 部 門 -牛 頓 力 學(xué) 、 熱 力學(xué) 和 分 子 運(yùn) 動(dòng) 論 、 電 磁 學(xué) 和 光 學(xué) ， 都 已 經(jīng) 建 立 了 完 整 的 理 論 ，在 應(yīng) 用 上 也 取 得 了 巨 大 成 果 。 這 時(shí) 物 理 學(xué) 家 普 遍 認(rèn) 為 ， 物 理學(xué) 已 經(jīng) 發(fā) 展 到 頂 了 ， 以 后 的 任 務(wù) 無(wú) 非 是 在 細(xì) 節(jié) 上 作 些 補(bǔ) 充 和修 正 而 已 ， 沒(méi) 有 太 多 的 事 情 好 做 了 。 正 是 由 于 X射 線 的 發(fā) 現(xiàn)喚 醒 了 沉 睡 的 物 理 學(xué) 界 。 它 像 一 聲 春 雷 ， 引 發(fā) 了 一 系

4、 列 重 大的 發(fā) 現(xiàn) ， 把 人 們 的 注 意 力 引 向 更 深 入 、 更 廣 闊 的 天 地 ， 從 而 揭 開 了 現(xiàn) 代 物 理 學(xué) 的 序 幕 。 偉 大 的 發(fā) 現(xiàn) ， 巨 大 的 應(yīng) 用 ！僅 與 X射 線 研 究 有 關(guān) 的 諾 貝 爾 物 理 、 化 學(xué) 、 生 物醫(yī) 學(xué) 就 有 15項(xiàng) ， 其 中 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 就 有 7項(xiàng) 。 它 們 分別 是 居 里 夫 婦 的 放 射 性 的 發(fā) 現(xiàn) （ 1903年 ） ， 布 拉格 父 子 的 X射 線 分 析 晶 體 結(jié) 構(gòu) （ 1915年 ） ， 巴 拉克 的 元 素 的 標(biāo) 識(shí) 倫 琴 輻 射 的 發(fā) 現(xiàn) （ 1917

5、年 ） ， 西格 班 的 X射 線 的 光 譜 學(xué) 研 究 （ 1924年 ） ， 康 普 頓的 X射 線 散 射 （ 1927年 ） 及 戴 維 遜 和 湯 姆 遜 的 X射線 的 電 子 衍 射 （ 1937年 )。 化 學(xué) 3項(xiàng) ， 它 們 分 別 利用 X射 線 獲 取 化 合 物 、 晶 體 的 結(jié) 構(gòu) 數(shù) 據(jù) 和 信 息 。生 物 醫(yī) 學(xué) 獎(jiǎng) 5項(xiàng) ， 它 們 分 別 是 X射 線 人 工 誘 變 ， DNA結(jié) 構(gòu) 的 發(fā) 現(xiàn) 和 破 譯 ， 重 要 用 途 藥 物 的 晶 體 結(jié)構(gòu) 、 X射 線 層 析 三 維 立 體 成 像 技 術(shù) （ CT） 。 核 磁 共 振 成 像 （

6、MRI） 使 用 射 頻 波 和 強(qiáng) 磁 場(chǎng) 而非 X射 線 來(lái) 提 供 異 常 清 晰 且 詳 細(xì) 的 內(nèi) 臟 器 官 和組 織 的 2D及 3D圖 片 。 1903年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 貝 克 勒 爾 皮 埃 爾 居 里 瑪 麗 居 里1903年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 一 半 授 予 法 國(guó) 物理 學(xué) 家 亨 利 貝 克 勒 爾 （ Antoine Henri Becquerel ,1852 -1908） ， 以 表 彰 他發(fā) 現(xiàn) 了 自 發(fā) 放 射 性 ； 另 一 半 授 予 法 國(guó) 物理 學(xué) 家 皮 埃 爾 居 里 （ Pierre Curie ,1859 -1906）

7、 和 瑪 麗 斯 可 羅 夫斯 卡 居 里 （ Marie Sklodowska ,1867 - 1934） ,以 表 彰 他 們 對(duì) 貝 克 勒 爾 發(fā) 現(xiàn) 的 輻射 現(xiàn) 象 所 作 的 卓 越 貢 獻(xiàn) 原子彈 1909年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 授 予 英 國(guó) 倫 敦 馬克 尼 無(wú) 線 電 報(bào) 公 司 的 意 大 利 物 理 學(xué) 家 馬克 尼 （ Guglielmo Marcoin ,1874-1937）和 德 國(guó) 阿 爾 薩 斯 州 特 拉 斯 堡 大 學(xué) 的 布 勞恩 (Karl Braun ,1850-1918), 以 表 彰他 們 在 發(fā) 展 無(wú) 線 電 報(bào) 上 所 作 的 貢

8、 獻(xiàn) 。1909年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 無(wú) 線 電 報(bào)馬 克 尼 布 勞 恩 1956年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 晶 體 管 的 發(fā) 明 肖 克 利 巴 丁 布 拉 坦1956年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 授 予 美 國(guó) 加 利 福 尼 亞 州 景 山(Mountain View )貝 克 曼 儀 器 公 司 半 導(dǎo) 體 實(shí) 驗(yàn) 室 的肖 克 利 （ William Shockley ,1910-1989） 、 美 國(guó)伊 利 諾 斯 州 烏 爾 班 那 伊 利 諾 斯 大 學(xué) 的 巴 丁 （ John Bardeen ,1908-1991） 和 美 國(guó) 紐 約 州 謬 勒 海 爾

9、（ Murray Hill ） 貝 爾 電 話 實(shí) 驗(yàn) 室 的 布 拉 坦（ Walter Brattain ,1902-1987） , 以 表 彰 他 們 對(duì)半 導(dǎo) 體 的 研 究 和 晶 體 管 效 應(yīng) 的 發(fā) 現(xiàn) 。晶 體 管 的 發(fā) 明 是 20世 紀(jì) 中 葉 科 學(xué) 技 術(shù) 領(lǐng) 域 有 劃 時(shí) 代意 義 的 一 件 大 事 。 由 于 晶 體 管 比 電 子 管 有 體 積 小 、耗 電 省 、 壽 命 長(zhǎng) 、 易 固 化 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 它 的 誕 生 使 電 子 學(xué) 發(fā) 生 了 根 本 性 的 變 革 ， 它 撥 快 了 自 動(dòng) 化 和 信 息 化的 步 伐 ， 從 而 對(duì) 人

10、類 社 會(huì) 的 經(jīng) 濟(jì) 和 文 化 產(chǎn) 生 不 可 估量 的 影 響 。 2000年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 半 導(dǎo) 體 研 究 的 突 破 性 進(jìn) 展2000年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 授 予 三 位 科 學(xué) 家 ， 表 彰他 們 在 移 動(dòng) 電 話 及 半 導(dǎo) 體 研 究 中 獲 得 突 破 性 進(jìn)展 。 他 們 分 別 是 俄 羅 斯 圣 彼 得 堡 約 飛 物 理 技 術(shù)學(xué) 院 的 若 爾 斯 阿 爾 費(fèi) 羅 夫 、 美 國(guó) 加 利 福 尼 亞 大學(xué) 的 赫 伯 特 克 勒 默 和 德 州 儀 器 公 司 的 杰 克 S基爾 比 。 他 們 的 工 作 奠 定 了 現(xiàn) 代 信

11、息 技 術(shù) 的 基礎(chǔ) ， 特 別 是 他 們 發(fā) 明 的 快 速 晶 體 管 、 激 光 二 極管 和 集 成 電 路 (芯 片 )。阿 爾 費(fèi) 羅 夫 赫 伯 特 克 勒 默 基 爾 比 2009年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 光 纖 通 信 和 CCD圖 像 傳 感 器 的 應(yīng) 用高錕在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”取得了突破性成就，他將獲得今年物理學(xué)獎(jiǎng)一半的獎(jiǎng)金，共500萬(wàn)瑞典克朗（約合70萬(wàn)美元）；博伊爾和史密斯發(fā)明了半導(dǎo)體成像器件電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器，將分享今年物理學(xué)獎(jiǎng)另一半獎(jiǎng)金。 1964年 諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 一 半 授 予 美 國(guó) 馬 薩 諸 塞

12、 州坎 布 里 奇 的 麻 省 理 工 學(xué) 院 的 湯 斯 (Charles H.Townes， 1915- )， 另 一 半 授 予 蘇 聯(lián) 莫 斯 科 蘇 聯(lián)科 學(xué) 院 列 別 捷 夫 物 理 研 究 所 的 巴 索 夫 (Nikolay G.Basov， 1922- )和 普 羅 霍 羅 夫 (Aleksandr M.Prokhorow， 1916- )， 以 表 彰 他 們 從 事 量 子 電子 學(xué) 方 面 的 基 礎(chǔ) 工 作 ， 這 些 工 作 導(dǎo) 致 了 基 于 微 波激 射 器 和 激 光 原 理 制 成 的 振 蕩 器 和 放 大 器 。1964諾 貝 爾 物 理 學(xué) 獎(jiǎng) 微

13、波 激 射 器 和 激 光 器 的 發(fā) 明湯 斯 巴 索 夫 普 羅 霍 羅 夫 激光的最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個(gè)字母組成的縮寫詞。意思是通過(guò)受激發(fā)射光擴(kuò)大。激光的英文全名已經(jīng)完全表達(dá)了制造激光的主要過(guò)程。1964年按照我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森建議將“光受激發(fā)射”改稱“激光”。激光應(yīng)用很廣泛，主要有激光打標(biāo)、激光焊接、激光切割、光纖通信、激光光譜、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃

14、描、激光滅蚊器等等。 教 學(xué) 目 的 與 要 求 學(xué) 習(xí) 物 理 實(shí) 驗(yàn) 知 識(shí) 培 養(yǎng) 實(shí) 驗(yàn) 能 力使用儀器能力能借助教材或儀器使用說(shuō)明書掌握儀器使用方法。故障分析能力對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象能正確找出原因并排除。觀察思維能力通過(guò)觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并得出正確規(guī)律的能力。數(shù)據(jù)處理能力能正確記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確分析實(shí)驗(yàn)誤差，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中獲得有用的信息。 科學(xué)研究能力了解科學(xué)研究的過(guò)程，培養(yǎng)實(shí)事求是和自主創(chuàng)新的精神。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力能根據(jù)課題要求，確定實(shí)驗(yàn)方案和條件，合理選擇實(shí)驗(yàn)儀器的能力。報(bào)告寫作能力能撰寫規(guī)范、合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。 l培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)；l嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度

15、；l科學(xué)研究和創(chuàng)新能力；l遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛(ài)護(hù)公共財(cái)產(chǎn)的優(yōu)良品德。 正確使用常用儀器；掌握基本物理量的測(cè)量方法；運(yùn)用物理學(xué)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行初步分析；正確記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制實(shí)驗(yàn)曲線，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫合格的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢x器設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案；現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、器件的原理、使用方法。 培養(yǎng)閱讀教材與參考書的良好習(xí)慣。按大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的程序養(yǎng)成嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)規(guī)范。上好每次實(shí)驗(yàn)課，全面的掌握課程的內(nèi)容。自覺(jué)的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能。認(rèn)真寫作實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康念A(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理練習(xí)基本儀器使用了解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)寫好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告u實(shí)驗(yàn)名稱、目的、主要儀器u原理簡(jiǎn)述（主要公式、原理圖）u簡(jiǎn)要

16、步驟（注意事項(xiàng)）u列出記錄數(shù)據(jù)表格（已知量、指定量、待測(cè)量和單位） l實(shí) 驗(yàn) 操 作遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則（附錄一P171）。清點(diǎn)儀器，了解儀器性能和使用方法，按要求組裝、調(diào)試，了解儀器使用的注意事項(xiàng)。依照學(xué)號(hào)按號(hào)入座，根據(jù)老師講解及儀器使用方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)中，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄必要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)在原始數(shù)據(jù)紙上。必須獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 l實(shí) 驗(yàn) 操 作如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象老師簽名整理儀器，清掃實(shí)驗(yàn)室 寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行總結(jié)和深入理解的一個(gè)重要步驟。認(rèn)真進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，力求做到字跡端正，文句通順，數(shù)據(jù)記錄整潔，圖表正確，內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要。仔細(xì)觀察和認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)

17、在課堂實(shí)驗(yàn)后獨(dú)立完成，按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，逾期將降分處理。 1.不能無(wú)故曠課，如因特殊原因不能來(lái)上課，應(yīng)事先與其他同學(xué)調(diào)換并出具有學(xué)院蓋章的證明。2.未完成預(yù)習(xí)和預(yù)習(xí)報(bào)告者，老師有權(quán)停止其實(shí)驗(yàn)或扣去平時(shí)成績(jī)。3.完成實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)把實(shí)驗(yàn)結(jié)果及所用儀器參數(shù)抄正，經(jīng)老師審閱簽名。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)按實(shí)驗(yàn)規(guī)范寫作，及時(shí)上交老師批閱。5.報(bào)告抄襲將不給予成績(jī)。其他相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀“物理實(shí)驗(yàn)室學(xué)生守則”以及相關(guān)注意事項(xiàng) 在國(guó)際單位制中，共有七個(gè)基本量：長(zhǎng)度，質(zhì)量，時(shí)間，電流，熱力學(xué)溫度，物質(zhì)的量和發(fā)光強(qiáng)度。 測(cè)量、誤差和不確定度u測(cè)量與誤差理論u不確定度估算方法u有效數(shù)字 測(cè)量的基本概念物理實(shí)驗(yàn)以測(cè)量為基礎(chǔ)。所

18、謂測(cè)量，就是用合適的工具或儀器，通過(guò)科學(xué)的方法，將反映被測(cè)對(duì)象某些特征的物理量（被測(cè)物理量）與選作標(biāo)準(zhǔn)單位的同類物理量進(jìn)行比較的過(guò)程，其比值即為被測(cè)物理量的測(cè)量值。測(cè)量是以確定被測(cè)對(duì)象量值為目的的全部操作。l測(cè)量 l測(cè)量 測(cè)量的基本概念測(cè)量值一般是由一個(gè)數(shù)乘以計(jì)量單位來(lái)表示量的大小測(cè)量過(guò)程四要素：測(cè)量對(duì)象、測(cè)量單位、測(cè)量方法、測(cè)量不確定度。完整的測(cè)量結(jié)果表述：被測(cè)量的數(shù)值，測(cè)量單位，不確定度，有關(guān)的對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響的量。 l測(cè)量 測(cè)量的基本概念Y=yU（單位）（置信概率）例：用三個(gè)0.1級(jí)電阻箱組成電橋測(cè)量電阻，測(cè)量結(jié)果最后寫成： R=（845.30.6） （p0.95） 測(cè)量的基本概念u直接

19、測(cè)量間接測(cè)量等精度測(cè)量直接測(cè)量：直接將待測(cè)物理量與選定的同類物理量的標(biāo)準(zhǔn)單位相比較得到的測(cè)量值;間接測(cè)量：利用直接測(cè)量的量與被測(cè)量之間的已知函數(shù)關(guān)系，求得該被測(cè)物理量等精度測(cè)量：同一個(gè)人，用同樣的方法，使用同樣的儀器并在相同的條件下對(duì)同一物理量進(jìn)行的多次測(cè)量測(cè)量值=讀數(shù)值（有效數(shù)字）+單位 測(cè)量的基本概念u精密度準(zhǔn)確度精確度精密度：表示測(cè)量結(jié)果中的隨機(jī)誤差大小的程度準(zhǔn)確度：表示測(cè)量結(jié)果中的系統(tǒng)誤差大小的程度精確度：是對(duì)測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合描述。 誤差理論定義：對(duì)一待測(cè)物理量，測(cè)量值X與真值X0之差稱為測(cè)量誤差，簡(jiǎn)稱誤差。誤差 =測(cè)量結(jié)果X-真值X0誤差公理：測(cè)量誤差存在于一切測(cè)量

20、過(guò)程中，可以控制得越來(lái)越小，不可能為零。真值：物理量在一定實(shí)驗(yàn)條件下的客觀存在值。真值是一個(gè)理想的概念，一般是未知的但在某些特殊情況下，可以用準(zhǔn)確度足夠高的實(shí)際值來(lái)作為量的約定真值。有的專著將真值分為三類： 理論真值；計(jì)量學(xué)約定真值；相對(duì)真值。 誤差理論誤差的表現(xiàn)形式絕對(duì)誤差Xu表示測(cè)量結(jié)果X與真值X0之間的 差值以一定的可能性（概率）出現(xiàn)的范圍，即真值以一定的可能性（概率）出現(xiàn)在X-X至X+X區(qū)間內(nèi)相對(duì)誤差百分誤差 誤差的表現(xiàn)形式絕對(duì)誤差X相對(duì)誤差百分誤差u如果待測(cè)量有理論值或公認(rèn)值X，也可用百分誤差來(lái)表示測(cè)量結(jié)果的好壞 誤差理論 0 100%x XX 誤差理論誤差的分類與來(lái)源為了分析和處理

21、的方便，過(guò)去一般將誤差分為系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差和粗大誤差三類，不同的誤差將表現(xiàn)出不同的特性和規(guī)律。 誤差理論定義：在對(duì)同一被測(cè)量的多次測(cè)量過(guò)程中，絕對(duì)值和符號(hào)保持恒定或隨測(cè)量條件的改變而按可預(yù)知變化的規(guī)律變化的誤差。產(chǎn)生原因：主要有儀器缺陷或未按規(guī)定條件使用儀器；測(cè)量所依據(jù)的理論公式的近似性或?qū)嶒?yàn)條件未達(dá)到理論公式所規(guī)定的要求；環(huán)境和裝置條件未達(dá)到；測(cè)量者的生理或心理特點(diǎn)。系統(tǒng)誤差 誤差理論系統(tǒng)誤差（系差）分類及處理方法：已定系統(tǒng)誤差：指符號(hào)和絕對(duì)值已經(jīng)知道的系差分量。必修修正l電表、螺旋測(cè)微計(jì)的零位誤差；l測(cè)電壓、電流時(shí)由于忽略表內(nèi)阻引起的誤差。未定系統(tǒng)誤差：指符號(hào)和絕對(duì)值未被確定而未知的系差

22、分量。要估計(jì)出分布范圍l螺旋測(cè)微計(jì)制造時(shí)的螺紋公差等 誤差理論隨機(jī)誤差定義：在對(duì)同一被測(cè)量的多次測(cè)量過(guò)程中，絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)知方式變化的測(cè)量誤差分量。產(chǎn)生原因：實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境因素?zé)o規(guī)則的起伏變化，引起測(cè)量值圍繞真值發(fā)生漲落的變化例如：l電表軸承的摩擦力變動(dòng)l螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)力在一定范圍內(nèi)隨機(jī)變化l操作讀數(shù)時(shí)的視差影響 誤差理論隨機(jī)誤差分類離散型隨機(jī)變量：只能取有限個(gè)或可數(shù)個(gè)數(shù)值的隨機(jī)變量。連續(xù)型隨機(jī)變量：可能值布滿某個(gè)區(qū)間的隨機(jī)變量隨機(jī)變量u要完整地表示一個(gè)隨機(jī)變量，除了要給出它可能取的全部值（或取值范圍）之外，還必須給出每種可能取值出現(xiàn)的可能性，即出現(xiàn)概率的大小，并寫出它的概率（密度）函數(shù)或

23、分布函數(shù)。 誤差理論隨機(jī)誤差無(wú)窮多次測(cè)量時(shí)服從正態(tài)分布 誤差理論 誤差理論 誤差理論 誤差理論粗大誤差用當(dāng)時(shí)的測(cè)量條件不能解釋為合理的誤差稱為粗大誤差。其產(chǎn)生的原因是實(shí)驗(yàn)者在操作、讀數(shù)、記錄、計(jì)算等方面的粗心造成的。含有粗大誤差的測(cè)量值會(huì)明顯歪曲客觀事實(shí)，因而必須用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵涮蕹?標(biāo)準(zhǔn)偏差 標(biāo)準(zhǔn)偏差 標(biāo)準(zhǔn)偏差2( )( 1) ix x xn 標(biāo)準(zhǔn)偏差2( )/ ( 1) ix x x xn n n 測(cè)量結(jié)果的不確定度A類不確定度A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度是在一系列重復(fù)測(cè)量中，用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的分量，它的表征值用平均的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，即2( )/ ( 1) iA x x xu n n n 考慮到有限次測(cè)量

24、服從t分布，A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)表示為：2( )/ ( 1)iA x x xu t n t n n B類不確定度 測(cè)量結(jié)果的不確定度測(cè)量中凡是不符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的不確定度統(tǒng)稱為B類不確定度，記為UbuB1由估讀引起，通常取最小分格1/101/5對(duì)一般有刻度的量具和儀表，估計(jì)誤差在最小分格的1/101/5，通常小于儀器的最大允許誤差儀（a）。所以通常以儀表示一次測(cè)量的B類不確定度。一般而言，uB2與儀（a）的關(guān)系為 2 ( )B au x c B類不確定度 測(cè)量結(jié)果的不確定度一般儀器誤差的概率密度函數(shù)遵從均勻分布。在均勻分布函數(shù)條件下，當(dāng)P=0.683時(shí)，一次測(cè)量的B類標(biāo)準(zhǔn)差 2 / 3Bu a 合成

25、不確定度 測(cè)量結(jié)果的不確定度2 2( ) ( ) ( ) ,P=0.68A Bu x u x u x 測(cè)量結(jié)果的表達(dá)根據(jù)所用的置信概率，測(cè)量結(jié)果的最終表達(dá)式為( )x x u x 0.680.950.99, 0.68, 0.95, 0.99x x u Px x u Px x u P 例：用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)某一鋼絲的直徑，6次測(cè)量值yi分別為：0.249, 0.250, 0.247, 0.251, 0.253, 0.250; 同時(shí)讀得螺旋測(cè)微計(jì)的零位y0為：0.004, 單位mm，已知螺旋測(cè)微計(jì)的儀器誤差為儀=0.004mm，請(qǐng)給出完整的測(cè)量結(jié)果。解：測(cè)得值的最佳估計(jì)值為 測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)偏差 測(cè)量次數(shù)

26、n=6，可近似有 則：測(cè)量結(jié)果為 Y=0.2460.004mm 0.246(mm)0.0040.250 0yyy 0.002m m1 )(1 2 n yyni ix m m004.0004.0002.0 222222 儀xBA UUU 有效數(shù)字有效數(shù)字 有效數(shù)字有效數(shù)字的讀取 有效數(shù)字有效數(shù)字的運(yùn)算 有效數(shù)字有效數(shù)字的運(yùn)算 有效數(shù)字 數(shù)據(jù)處理的基本方法列表法逐差法作圖法最小二乘法 列表法 列表法測(cè)定金屬電阻的溫度系數(shù) 逐差法 逐差法示例 作圖法 作圖法示例 I (mA) U (V)8.004.00 20.0016.0012.0018.0014.0010.00 6.002.000 2.00 4.

27、00 6.00 8.00 10.001.00 3.00 5.00 7.00 9.00 I (mA) U (V)8.004.00 20.0016.0012.0018.0014.0010.006.00 2.000 2.00 4.00 6.00 8.00 10.001.00 3.00 5.00 7.00 9.00電阻伏安特性曲線A(1.00,2.76) B(7.00,18.58)由圖上A、B兩點(diǎn)可得被測(cè)電阻R為：)k(379.076.258.18 00.100.7 AB AB II UUR n (nm) 1.6500 500.0 700.01.67001.6600 1.70001.69001.680

28、0 600.0400.0玻璃材料色散曲線圖 圖1不當(dāng)圖例展示曲線太粗，不均勻，不光滑。應(yīng)該用直尺、曲線板等工具把實(shí)驗(yàn)點(diǎn)連成光滑、均勻的細(xì)實(shí)線。 n (nm) 1.6500 500.0 700.01.67001.6600 1.70001.69001.6800 600.0400.0玻璃材料色散曲線圖 改正為： 圖2I (mA) U (V)0 2.008.004.00 20.0016.0012.0018.0014.0010.006.00 2.00 1.00 3.00電學(xué)元件伏安特性曲線 橫軸坐標(biāo)分度選取不當(dāng)。橫軸以3 cm 代表1 V，使作圖和讀圖都很困難。實(shí)際在選擇坐標(biāo)分度值時(shí)，應(yīng)既滿足有效數(shù)字的

29、要求又便于作圖和讀圖，一般以1 mm 代表的量值是10的整數(shù)次冪或是其2倍或5倍。 I (mA) U (V)o 1.00 2.00 3.00 4.008.004.00 20.0016.0012.0018.0014.0010.00 6.002.00電學(xué)元件伏安特性曲線 改正為： 定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線1.2000 1.60000.8000 0.4000 圖3P(105Pa) t( )60.00 140.00100.00o 120.0080.0040.0020.00圖紙使用不當(dāng)。實(shí)際作圖時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)的讀數(shù)可以不從零開始。 定容氣體壓強(qiáng)溫度曲線1.00001.1500 1.20001.1000 1.0500 P(105Pa) 50.00 90.0070.0020.00 80.0060.0040.0030.00 t( ) 改正為： 最小二乘法 由一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出一條最佳的擬合直線（或曲線），常用的方法是最小二乘法。所得的變量之間的相關(guān)函數(shù)關(guān)系稱為回歸方程。所以最小二乘法線性擬合亦稱為最小二乘法線性回歸。最小二乘法原理是：若能找到一條最佳的擬合直線，那么這似合直線上各相應(yīng)點(diǎn)的值與測(cè)量值之差的平方和在所有擬合直線中應(yīng)是最小的。最小二乘法 解：1列表