Чем больше соответствует реально проводимый эксперимент по своим условиям идеальному эксперименту, т.е. чем он больше похож на идеальную схему, тем он лучше с точки зрения его научной значимости. Для оценки этого качества эксперимента используют термин валидность (лат. validus — «сильный, действенный, годный»). Валидность — это в некотором смысле степень совершенства эксперимента. Для более детальной оценки предлагают (Р. Готтсданкер, Д. Кэмпбелл и др.) различать валидность внутреннюю и внешнюю. Внутренняя валид-ность оценивает само планирование эксперимента, его организацию, его внутреннюю логику. Если мы достаточно надежно устранили побочные влияния, почти как в идеальном эксперименте, то эксперимент обладает внутренней валидностью. В противном случае его можно назвать неудачным. Если результаты, полученные в эксперименте, идеально экстраполируемы на изучаемую предметную область, т.е. на класс реальных ситуаций, то эксперимент обладает внешней валидностью. В противном случае его можно назвать неадекватным. Таким образом, эксперимент должен быть и удачно спланирован, и экстраполируем по получаемым в нем результатам. Примером эксперимента с недостаточной внутренней валидностью может служить приведенный выше пример физиологического эксперимента, где не были учтены побочные факторы (возрастание углекислоты в воздухе лаборатории).
Иллюстрацией темы внешней валидно-сти эксперимента является типичная проблема экспериментальной биологии — расхождение между результатами, полученными в искусственных условиях (in vitro), и ожидаемыми результатами в естественных условиях (in vivo), когда встает задача экстраполируемости лабораторных данных на естественные ситуации. Существенная и весьма трудоемкая часть работы экспериментатора как раз и состоит в создании условий, приближающих данную исследовательскую ситуацию к схеме идеального эксперимента. Для этого он проводит нейтрализацию побочных факторов, добивается стабильного воспроизведения данного эффекта и поддержания его, обеспечивает условия достоверности фиксируемого эффекта (т.н. контроль эксперимента — использование отдельной совокупности объектов как контрольной системы, служащей для сравнения с непосредственно изучаемой системой), решает вопросы применимости полученных результатов к классу естественных ситуаций. Кроме того, выделив искомую зависимость, убедившись в ее постоянстве и воспроизводимости, экспериментатор исследует также ее характер (выражается ли она какой-либо математической функцией, представляет ли она собой какую-то степень корреляции, объясняется ли она какими-либо причинно-следственными связями и т.п.).