Błąd losowy a błąd systematyczny
Gdy przeprowadzamy eksperyment w laboratorium, naszym głównym celem jest zminimalizowanie błędów i zrobienie tego tak dokładnie, jak to możliwe, aby uzyskać dobre wyniki. Istnieje jednak wiele sposobów, w których mogą wystąpić błędy. Chociaż staramy się wyeliminować wszystkie błędy, nie jest to możliwe. Zawsze istnieje pewien stopień niedokładności. Jednym z powodów błędów może być używany przez nas sprzęt. Z czasem sprzęt ma tendencję do występowania usterek, co wpływa na pomiary. Czasami sprzęt jest stworzony do pracy w pewnych warunkach środowiskowych, a gdy te warunki nie są dostarczane, nie będzie działał dokładnie. Poza błędami sprzętowymi, mogą występować błędy u osób, które się nimi zajmują. Szczególnie popełniamy błędy podczas odczytów. Czasami, jeśli ci, którzy przeprowadzają eksperyment, nie są doświadczeni, mogą być różne błędy w metodach. Z drugiej strony błędy mogą wynikać z niewłaściwego materiału lub użytych reagentów. Chociaż nie możemy wyeliminować wszystkich tych błędów w 100%, powinniśmy starać się wyeliminować je w jak największym stopniu, aby uzyskać wynik bliższy rzeczywistym wynikom. Czasami te błędy są powodem, dla którego nie otrzymujemy pomiarów lub wyników zgodnie z wartościami teoretycznymi. Kiedy dokonujemy pomiaru lub przeprowadzamy eksperyment, staramy się powtórzyć go kilka razy, aby zmniejszyć błąd. Inaczej, czasami zmieniając eksperymentatora, zmieniając miejsce, zmieniając sprzęt i używane materiały, próbujemy kilkakrotnie przeprowadzić te same eksperymenty. W eksperymencie mogą wystąpić głównie dwa rodzaje błędów. Są to błąd losowy i błąd systematyczny.
Błąd losowy
Jak sugeruje nazwa, przypadkowe błędy są nieprzewidywalne. Są to błędy spowodowane nieznanymi i nieprzewidywalnymi zmianami w eksperymencie. Chociaż eksperymentator przeprowadza ten sam eksperyment w ten sam sposób przy użyciu tego samego sprzętu i jeśli nie może uzyskać tego samego wyniku (taka sama liczba, jeśli jest to pomiar), to jest to spowodowane błędem losowym. Może to być w sprzęcie lub z powodu warunków środowiskowych. Na przykład, jeśli mierzysz wagę kawałka żelaza na tej samej wadze i otrzymujesz trzy różne odczyty za trzy razy, jest to błąd przypadkowy. W celu zminimalizowania błędu można wykonać dużą liczbę takich samych pomiarów. Biorąc średnią wartość wszystkich, można uzyskać wartość bliższą rzeczywistej wartości. Ponieważ błędy losowe mają rozkład normalny Gaussa, ta metoda uzyskiwania średniej daje dokładną wartość.
Błąd systematyczny
Błędy systematyczne są przewidywalne i ten błąd będzie występował we wszystkich wykonanych odczytach. Są to błędy powtarzalne i zawsze zmierzają w tym samym kierunku. W przypadku eksperymentu błędy systematyczne będą się utrzymywać przez cały eksperyment. Na przykład błąd systematyczny może być spowodowany niedoskonałą kalibracją przyrządu lub jeśli do pomiaru długości użyjemy taśmy, która wydłużyła się z powodu użytkowania, błąd będzie taki sam dla wszystkich pomiarów.
Jaka jest różnica między błędem losowym a błędem systematycznym?
• Błędy losowe są nieprzewidywalne i są to błędy spowodowane nieznanymi i nieprzewidywalnymi zmianami w eksperymencie. Natomiast błędy systematyczne są przewidywalne.
• Jeśli potrafimy zidentyfikować źródła błędów systematycznych, możemy je łatwo wyeliminować, ale błędów przypadkowych nie da się tak łatwo wyeliminować.
• Błędy systematyczne wpływają na wszystkie odczyty w ten sam sposób, podczas gdy błędy losowe różnią się w każdym pomiarze.
