Zitat von Kurt:
könnte man an Hand des anhängigen Bildes und des zitieren Formelwerkes vielleicht auch die Messunsicherheit der Strehlzahlen für eine Einzelmessung rechnerisch abschätzen?
Hallo Kurt, ja natürlich. In dem Link wird gezeigt, wie man so eine simple
Fehlerrechnung durchführt. Das lernt man gewöhnlich im physikalischen Anfängerpraktikum und dafür ist es wohl auch vorgesehen.
Ich habe das mal schematisch für Deine Messwerte ausgeführt, siehe unten.
Schon bevor man rechnet fällt auf, dass die in der Grafik gezeigten Mittelwerte nicht stimmen können, denn die sind ja teilweise (für die roten und gelben Balken) größer als die größten Einzelmessungen. Tassilo hat auch schon darauf hingewiesen.
Ein grundsätzliches Caveat sollte man bei solchen Fehleranalysen bedenken: Es wird angenommen, dass die Streuung der Messungen um den Mittelwert rein stochastisch mehr oder weniger etwa gaussverteilt ist. Streng genommen kann das für die Strehlzahl natürlich nicht gelten, weil sie begrenzt ist. Aus diesem Grunde wäre es besser, die Mittelung und Fehleranalyse zunächst direkt an den RMS-Werten durchzuführen und die Umrechnung auf den Strehlwert erst zum Schluss zu machen. Ich habe hier darauf verzichtet, um es möglichst einfach und übersichtlich zu lassen.
Die gelben Messwerte (Parabol 198/2400 in offener Messweise ohne Isotunnel) streuen erheblich mehr und das zeigt sich auch in der Fehlerauswertung. Anscheinend kommen da thermische Instabilitäten ins Spiel, welche die Annahme von gaussverteilten Messwerten bereits bei der Erfassung der zugrundeliegenden RMS-Werte in Frage stellen. Die Diskrepanz der roten und gelben Mittelwerte außerhalb der formal berechneten Fehler belegen das.
Gruß, Peter
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Hier ist die formale Fehlerauswertung:
(1) Rote Messwerte
Code:
Nr. x_i x_i - x_m (x_i - x_m)²
* 10^-6
1 0,971 -0,0009 1
2 0,977 0,0051 26
3 0,981 0,0091 83
4 0,965 -0,0069 48
5 0,970 -0,0019 4
6 0,978 0,0061 37
7 0,960 -0,0119 142
8 0,960 -0,0119 142
9 0,978 0,0061 37
10 0,979 0,0071 50
Σ x_i = 9,719
x_m = Σ x_i / N = 9,719 / 10 = 0,9719 (Mittelwert)
Σ (x_i - x_m)² = 570 x 10^-6 (Summe der Fehlerquadrate)
σ = Wurzel [ Σ (x_i - x_m)²/(N-1) ] = Wurzel (570 x 10^-6 / 9) = 0,0080 (Fehler der Einzelmessung)
Δx_m = σ / Wurzel (N) = 0,0080 / Wurzel (10) = 0,0025 (Fehler des Mittelwertes)
(2) Gelbe Messwerte
Code:
Nr. x_i x_i - x_m (x_i - x_m)²
* 10^-6
1 0,955 0,0238 566
2 0,965 0,0338 1142
3 0,948 0,0168 282
4 0,949 0,0178 317
5 0,868 -0,0632 3994
6 0,945 0,0138 190
7 0,907 -0,0242 586
8 0,924 -0,0072 52
9 0,932 0,0008 1
10 0,919 -0,0122 149
Σ x_i = 9,719
x_m = Σ x_i / N = 9,312 / 10 = 0,9312 (Mittelwert)
Σ (x_i - x_m)² = 7279 x 10^-6 (Summe der Fehlerquadrate)
σ = Wurzel [ Σ (x_i - x_m)²/(N-1) ] = Wurzel (7279 x 10^-6 / 9) = 0,0284 (Fehler der Einzelmessung)
Δx_m = σ / Wurzel (N) = 0,0284 / Wurzel (10) = 0,0090 (Fehler des Mittelwertes)
(3) Grüne Messwerte
Code:
Nr. x_i x_i - x_m (x_i - x_m)²
* 10^-6
1 0,949 -0,0050 25
2 0,945 -0,0090 81
3 0,945 -0,0090 81
4 0,957 0,0030 9
5 0,957 0,0030 9
6 0,958 0,0040 16
7 0,958 0,0040 16
8 0,953 -0,0010 1
9 0,953 -0,0010 1
10 0,965 0,0110 121
Σ x_i = 9,540
x_m = Σ x_i / N = 9,719 / 10 = 0,9540 (Mittelwert)
Σ (x_i - x_m)² = 335 x 10^-6 (Summe der Fehlerquadrate)
σ = Wurzel [ Σ (x_i - x_m)²/(N-1) ] = Wurzel (335 x 10^-6 / 9) = 0,0061 (Fehler der Einzelmessung)
Δx_m = σ / Wurzel (N) = 0,0061 / Wurzel (10) = 0,0019 (Fehler des Mittelwertes)
(4) Und noch mal alles zusammengefasst:
.......................
Rot ..............
Gelb ..............
Grün
x_m .............. 0,9719 .......... 0,9312 .......... 0,9540 .................... (Mittelwert)
σ .................. 0,0080 .......... 0,0284 ........... 0,0061 ................... (Fehler der Einzelmessung)
Δx_m ............ 0,0025 .......... 0.0090 ........... 0,0019 ................... (Fehler des Mittelwertes)