Ғылыми таным процесiн үш тiзбектелген деңгейден тұратын сызба түрiнде түсiндiруге болады:
1. Қабылдау немесе бақылау - әр түрлi түрде байқалатын физикалық процестердi алғашқы зерттеу;
2. Бақылауды жалпылау, яғни физикалық процестердiң бiр түрiнiң маңызды белгiлерiн бөлу, олардың арасындағы байланысты қалыптастыру, гипотезаның (ғылыми жорамалдың) жасалуы, яғни осыған байланысты түсiндiретiн ғылыми тұжырымдардың тууы;
3. Iс жүзiнде немесе тәжірибеде ғылыми тұжырымдардың шындығын тексеру – ұсыныстар мен ғылыми тұжырымдар жалпылығын құруда процесс шартын моделдеу. Егер жүргiзiлген тәжірибенің бiреуi ғылыми тұжырымдарға қарама-қайшы келсе, онда ол қайтадан жөнделiп шығарылады. Тәжiрибелер негiзiнде ғылыми тұжырымдар дәлдiгi оны теорияға айналдырады, ал оның қалыптастырған байланыстары заңға айналады.
Физиканың даму кезеңдерiнде әр түрлi деңгейдегi мәндер қарастырылды. Қазiргi заманғы таным кезеңiнде, шамамен Галилей заманынан бастап, физиканың даму ролi – үшiншi деңгейге, яғни физикалық тәжiрибелерде ғылыми тұжырымдардағы тексеру кезеңiне жатады. Бұл тәжiрибе ғылымның айрықша негiзi болып табылмайтынын көрсетедi. Кез келген тәжiрибеден ғылыми тұжырымның бар екенiн және ғылым үшiн оның мәнiнің зор екенiн байқауға болады. Алайда, тәжірибе арқылы жинақталған өлшеулер сақталады және олар кейiнгi тәжірибелерде де қолданылады. Бұл орайда, өлшеу әдiстемесi немесе тәжірибелiк физика үзiлiссiз даму процесiн түсiндiредi, мұның қазiргi заманғы және баяғыдан қолданылмайтын өлшеу әдiстерiн бiрдей бiлу үшін маңызы зор.
Ғылыми тұжырымдар мен теориялар, сонымен бiрге заңдарды математикалық қатынас түрiнде беру өте тиiмдi екенін физиктер ертеден-ақ түсiнген. Әр түрлi қолдануларға тиiмдi болу үшін нәтижелердi сандық мәндермен беруге болатындай етiп өлшеулердi жүргiзген. Сондықтан, керекті құралдармен физикалық шамаларды өлшеу үшiн өлшенiлген шаманың сол берiлген эталонынан аз ғана үлкен екенiн анықтайтынын көрсетедi.
Салыстыру тәсiлдерiне байланысты өлшеу тура және жанама болуы мүмкiн. Тура өлшеу кезiнде эталон салыстыру құралымен байланысты болады. Тура өлшемнiң қарапайым түрi – ұзындықты өлшеу болып табылады. Бұл жағдайда екiншi эталон ұзындығын бiлдiретiн масштабты сызғышты өлшенетiн денеге жатқызады. Бiрiншi реттегi эталон ұзындығы париждiк палатада сақталған өлшем мен салмақтан тұратын эталон метрiнен тұрады, немесе криптон атомының-86 5d5 және 2p10 деңгейлерінің арсындағы сәуле толқынының ұзындығына тең болар едi. Осыдан көрiнiп тұрғандай, бiрiншi реттi эталондарды әр түрлі өлшеуде қолдану мүмкiн емес.
Эталон өлшеу кезiнде немесе өлшеу құралының алдын-ала градуирлеу үшiн қолданылады. Мысалы, серiппелi таразыларда алдын-ала эталон көмегiмен таразылар шкаласында градуирлеу жасалады, ал сонан соң өлшеу градуирленген шкалада жүргiзiледi.
Көптеген жағдайларда, өлшеу сәйкес эталонның немесе салыстыру құралының болмауынан тікелей жүргiзiлмеуi мүмкiн. Мысалы, жылдамдық эталонын жасау керек, бiрақ өлшенген жылдамдықты эталонмен салыстыратын құралды жасау мүмкiн емес. Бұл жағдайда, функциональды байланысқан өлшенетiн шамалар есебiн қолдануға тура келедi. Мысалы, арақашықтық пен уақытты өлшеу арқылы бiз әдетте жылдамдықты өлшей аламыз. Мұндай өлшеулер әдетте жанама өлшеулер деп аталады.