钠双线波长差测定的不确定度评定

　　1　引　　言

　　自20世纪90年代国际计量局等7大国际组织联合制定并发表了《测量不确定度表示指南》[1]以来,传统的误差理论表示体系受到了极大冲击。与世界测量不确定度表示体系的发展潮流相适应,我国的计量技术规范《测量误差及数据处理(试行)》[2]已于1992年10月1日起正式施行。规范中明确规定,测量结果的最终表达形式中用扩展不确定度U表征被测量真值在某个量值范围内的一个评定,根据所用的置信概率,表达形式可写为:

　　Y=y±U单位

　　并规定,在置信概率取国际上广泛采用的约定概率P=0.95时,不必注明P值。如P≠0.95,则结果表达式中均应注明置信概率P值。

　　推广不确定度表示是大学物理实验教学及研究的必然趋势。这里以《测量不确定度表示指南》为基础,结合我国的计量技术规范及具体实验教学的特殊性,阐明在大学物理实验中如何正确评价测量结果的不确定度,给出了在合理简化模式下不确定度的表达式。并结合迈克耳孙干涉仪测定钠黄光波长及钠双线波长差的例子,进行了具体分析,给出了其测量不确定度的最终评定。

　　2　不确定度

　　2.1　不确定度的概念

　　不确定度是表征被测量的真值所处的量值范围的评定,它表示由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度。不确定度一般包含有多个分量,按其数值的评定方法可归并成两类:

　　A类分量:由测量列的统计分析评定的不确定度分量,记作ΔA。

　　B类分量:由非统计分析方法评定的不确定度分量,记作ΔB。

　　对A类分量和B类分量的合成应按方差合成原理进行,若任意两个不确定度分量都彼此独立,且A类分量、B类分量均可折合成标准偏差表示,则合成不确定度:

　　将合成不确定度σ乘以一个与一定置信概率相联系的包含因子KP,则得增大置信水准的不确定度称为扩展不确定度,记为U,即U=KPσ。

　　2.2　关于A类分量的合理简化

　　(1)实际测量均为有限次测量,特别是一般教学实验中的测量次数,大多不超过10次,这时测量结果偏离正态分布,而服从t分布[3],则A类不确定度分量可由贝塞尔公式求出:

　　(2)在大学物理实验教学中,根据国家计量规范常取约定概率P=0.95,且测量次数通常满足10≥n≥6,则此时可对不确定度的A类分量做适当简化:可取tP≈2,则:

　　2.3　关于B类分量的合理简化

　　由于B类不确定度分量在测量范围内无法作统计评定,一般可根据经验或其它信息进行估计。在大学物理实验教学中,一般只要考虑由仪器误差影响及测试条件不附合要求而引起的附加误差等几方面因素所带来的B类分量即可。