ランダムエラーとシステマティックエラー

実験室で実験を行う場合、良い結果を得るために、誤差を最小限に抑え、できるだけ正確に行うことが最大の目標です。しかし、エラーが発生する可能性は多々あります。すべてのエラーを排除するよう努めますが、不可能な場合もあります。常にある程度の不正確さがあります。誤差の原因のひとつは、使用する機器にあるかもしれません。経年変化で機器に不具合が生じやすく、測定に影響を与えることがあります。機器はある環境条件下で動作していることがあり、これが提供されないと正確に動作しない。機器のエラーだけでなく、それを処理する人にも責任がある場合があります。特に、読書でミスをすることがあります。実験をする人が未熟だと、手法にいろいろな間違いがあることもあります。一方、材料や反応物の不適切な使用によりエラーが発生することもあります。これらの誤差を100％なくすことはできませんが、できるだけ誤差をなくして、実際の結果に近づけるようにしたいものです。このような誤差が原因で、理論値に基づいた測定値や結果が得られないことがあります。私たちは、測定や実験をするとき、誤差を少なくするために、何度か繰り返してみることがあります。また、時には実験者を変えたり、実験場所を変えたり、使用する装置や材料を変えたりすることで、同じ実験を何度もやってみたりします。実験で発生する誤差は、大きく分けて2種類あります。ランダムエラーとシステマティックエラーである。

ランダム誤差

ランダムエラーはその名の通り、予測不可能なエラーです。これらは、実験における未知で予測不可能な変動に起因する誤差である。実験者が同じ装置で同じように実験しても、同じ結果（測定であれば同じ数値）が得られない場合は、確率的な誤差によるものである。これは、機器に原因がある場合と、環境条件に原因がある場合があります。例えば、同じ天秤を使って鉄の重さを測ったとき、3回測って3通りの数値が出たとしたら、それはランダムな誤差と言えます。誤差を最小にするためには、同一の測定を多数行うことです。すべての値の平均をとれば、より実際の値に近い値が得られます。ランダム誤差はガウス正規分布を持つので、この方法で平均化すると正確な値が得られます。

システムエラー

系統的な誤差は予測可能であり、そのような誤差はすべての読み取りに存在する。これらは再現性のあるエラーであり、常に同じ方向を向いている。実験では、系統的な誤差は実験中ずっと続く。例えば、測定器の校正が不完全なために系統誤差が生じたり、使用により伸びた巻尺で長さを測ると、すべての測定で同じ誤差が生じたりすることがあります。