The Uncertainty in Physical Measurements: An Introduction to Data Analysis in the Physics Laboratory

همه اندازه‌گیری‌های کمیت‌های فیزیکی تحت تأثیر عدم قطعیت هستند. درک منشاء عدم قطعیت، ارزیابی میزان آن و در نظر گرفتن مناسب آن در تجزیه و تحلیل داده ها برای ارزیابی میزان دقت روابط پدیدارشناختی و قوانین فیزیکی در هر دو کاربرد تحقیقات علمی و فناوری ضروری است.

عدم قطعیت در اندازه‌گیری‌های فیزیکی: مقدمه‌ای بر تجزیه و تحلیل داده‌ها در آزمایشگاه فیزیک مقدمه‌ای بر عدم قطعیت و برخی از رایج‌ترین روش‌های تحلیل داده‌ها ارائه می‌کند. این کتاب با پرکردن شکاف بین کتاب های درسی آموزشی و تک نگاری های بسیار تخصصی در خدمت خواننده خواهد بود. این کتاب به سه بخش تقسیم شده است. بخش اول مقدمه‌ای پدیدارشناختی برای اندازه‌گیری و عدم قطعیت است: ویژگی‌های ابزارها، علل مختلف و بیان متناظر عدم قطعیت، هیستوگرام و توزیع، و بیان یکپارچه عدم قطعیت. بخش دوم شامل مقدمه ای بر نظریه احتمال، توزیع متغیرهای تصادفی و ابزارهای آماری پایه است. بخش سوم خوانندگان را با برخی از روش های تجزیه و تحلیل داده های اساسی آشنا می کند: انتشار عدم قطعیت، برازش حداقل مربعات، آزمون مجذور کای و فواصل اطمینان برای نام بردن از چند مورد.

معرفی ابزارهای احتمالی و آماری در زمینه های پدیدارشناختی، به عنوان یک پاسخ طبیعی به مشکلات ناشی از عمل آزمایشگاهی. نویسنده تلاش متمرکزی برای تضمین دقت و وضوح از طریق معرفی تعداد زیادی شکل و نمونه کار کرده است که بسیاری از آنها برگرفته از آزمایش‌ها و تمرین‌های آزمایشگاهی هستند. این کتاب با پیشنهاد دقیق چندین آزمایش ساده غنی شده است.

پائولو فورناسینی، استاد فیزیک در دانشگاه ترنتو، ایتالیا است. او با جوزپه دالبا نویسنده Esercizi di Fisica: Meccanica e Termodinamica (اسپرینگر 2006) است.<

All measurements of physical quantities are affected by uncertainty. Understanding the origin of uncertainty, evaluating its extent and suitably taking it into account in data analysis is essential for assessing the degree of accuracy of phenomenological relationships and physical laws in both scientific research and technological applications.

The Uncertainty in Physical Measurements: An Introduction to Data Analysis in the Physics Laboratory presents an introduction to uncertainty and to some of the most common procedures of data analysis. This book will serve the reader well by filling the gap between tutorial textbooks and highly specialized monographs. The book is divided into three parts. The first part is a phenomenological introduction to measurement and uncertainty: properties of instruments, different causes and corresponding expressions of uncertainty, histograms and distributions, and unified expression of uncertainty. The second part contains an introduction to probability theory, random variable distributions and basic statistical tools. The third part introduces the readers to some basic data analysis procedures: propagation of uncertainty, least squares fit, chi square test, and confidence intervals to name a few.

The introduction of probability and statistical tools is made on phenomenological grounds, as a natural response to the problems arising in the laboratory practice. The author has made a concentrated effort to guarantee both accuracy and clarity through the introduction of a large number of figures and worked examples, many of them taken from laboratory experimentations and practice. The book is enriched by the detailed proposal of several simple experiments.

Paolo Fornasini is a Professor of Physics at the University of Trento, Italy. He is the author, with Giuseppe Dalba, of Esercizi di Fisica: Meccanica e Termodinamica (Springer 2006).<