长度单位--米的故事_延年松鹤_百度空间

                                
           
    国际单位制SI是法文 Système international d'unités 的缩写。
   SI中有7个基本单位:m 米,kg 千克,s 秒,A安培,K开尔文,cd烛光,mol摩尔。其中大小写不能随便乱写。可见除了A,K之外都是小写的。

   排在{dy}位的老大是米。它的定义:
   “米是光在真空中,在1/299,792,458 秒的时间间隔内行程的长度。”
   显然,光速就是 299792458 米/秒。而且规定它为定值,即其不确定度为0。意思就是,不管光在真空中1秒内走多少长度,把它等分为299792458个分段,每个分段就是1米。复现精度提高后,那是米的精度的提高,而光速是不变的。它是铁路xx,只管分段。
   
    SI的前身是米制(metric system),俗称公制。它是相对于英制而言的。米制的产生已有二百多年的历史了。
    1789年,法国起义的人民攻占了巴士底监狱,1790年法国国民议会通过了统一计量单位的提
案并委托法国科学院(成立于1666年)完成此项工作。当时法国科学院的科学家阵容非常强大,
拉格朗日,拉普拉斯,勒让德,拉瓦锡,波尔达都在其中。
     开始时,提出三个方案:1)纬度45度海面上周期为1秒的摆长。2)地球子午线周长的四千万分之一。3)地球赤道周长的四千万分之一。结果采用了2)方案,即从北极经过巴黎到赤道的海平面子午线弧长的1千万分之一,称为meter,源于希腊文,意思是测量单位。具体测量是只测量其中的一段:从敦刻尔克起,贯穿法国并延伸到西班牙的巴塞罗那。知道了此两端点的纬度差多少度,当然就可以算出圆周长了。



     1792年在法国天文学家德朗布尔和梅尚指导下进行测量,历时7年,到了1799年完成了{zh1}的测量和计算,制作出一个扁矩形截面的白金杆,两端面之间的距离为1米,同时还制作了略带圆角边缘的白金圆柱实心体的千克基准器,其重量等于1立方分米纯水(在摄氏4度时)的重量(质量)。白金米尺和白金圆柱体分别称为档案局米尺和档案局千克。由于千克定义也含有米的因次,故米和千克制又叫米制。

   米制的推广到全世界,是在1867年巴黎世博会上,由专家学者倡议并得到法国政府支持之后才开始。从其诞生之日算起,已经过了半个多世纪。
   1875年5月,有17国签署了米制公约并提供经费成立国际计量局BIPM。该局由国际计量委员会 CIPM指导下工作。委员会每两年召开一次。而且每6年至少开一次国际计量大会CGPM。
    国际计量局负责制作、分发、保管、比对和检定新的米原器与千克原器。两种原器的材料
为铂90%铱10%合金。
    米原器 International Prototype Metre ,横截面是X型的,水平横筋两头各刻3根线,每头3线的中间那根

线是正式线,两正式线之间的距离为1标准米。
     千克原器 直径和高相等(约39 mm)的圆柱体,其重量等于4度C时纯水的重量(质量)基准。



英国Metallurgists Johnson Matthey & Co约翰孙。马蒂公司提供材料制作,先制作了3根米尺原器I1,I2,I3和3个千克原器KI,KII,KIII.1882年至1886年又制作了30根米尺和40个千克砝码。
1889年{dy}次分发给参与国。分发情况:

    米原器:No.6作为国际米原器,No13和No26为参考基准。
    千克原器:KIII 作为国际千克原器,No9,No31为检查用基准,No1和KI作为参考基准。No7,8,29,32作为预备之用。
     以上均存放于国际计量局储藏室。
    其余叫副原器,分发给参与国。如俄国:米尺No11,No28共2根,千克两个:NNo12,No26
    日本:米尺No22,10,20 共3根,千克不详。美国虽然是英制,但也有米尺No27作为换算基准。
    中国:较晚申请加入,1908-1909年(光绪34年申请-宣统元年送回国)米尺副原器号码不详,显然是后来制作的。千克副原器为No60,同样也是后来制作的。(我根据中国百科/物理学摘要/中国的度量衡/作者丘光明的文章摘录来的。)。
    根据1875年米制公约设立的国际计量局负责保管标准原器。今天依然存在的国际计量局所在地是法国政府当年提供的,位于西佛斯城,建筑物依然在使用。原器储藏室在地下8米深处。储藏室有锁匙3把:分别由国际计量委员会主席、法国档案局长、国际计量局长3人各持1把。没有此3把锁匙同时开锁就打不开门。现在每4年一次的国际计量大会开会时供参加大会的代表开放参观。(以上是我根据1970-80年代日本科技杂志摘译来的。)

    1960年之前的米的定义是:摄氏0度时米原器两刻线间的距离为1米。
    1960年后的米定义改为
“米的长度等于氪86原子的2p10和5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍。”
    1983年至今又作了变更:“米是光在真空中在 1/299792458 秒的时间间隔内运行距离的长     度。 相对精度提高到10的-9次方至 10的-10次方。
    其中,氪86灯管的采用情况:我国于1963年从德国物理技术研究所PTB购买了多支。由中国计量科学研究院负责复现米的定义。用Fabry-Perot干涉仪、摄谱仪等组成整套装置,将氪86的6057埃米谱线与镉红线、汞198冷阴极灯绿色谱线和氪灯自身辐射的一些谱线相互对比。准确度为±1x10的-8次方。

氪86灯管

   至于1983年后的以真空中光速来定义米的原因,是由于激光干涉仪及铯原子钟的应用。激光光源比氪灯光源好,因为激光几乎是平行发射且亮度高。频率范围窄,其可以观察到的干涉现象的{zd0}光程差(反射镜移动距离)很大。例如,氪灯相干长度是38.5cm,而氦氖激光器相干长度达数十千米。铯原子钟计量时间精度达10的-13次方,即小数点后的第13位。
    光速=频率×波长,1972-1973年美国标准局埃文森等人测量光速的方法是用甲烷近红外部分吸收线之一,测得:
   波长λ= 3392.23140 nm (相对精度±4 ×10的-9次方)【nm=10的-9次方米】
   频率ν= 88376.181627 GHz(相对精度±1×10的-10次方)【GHz=10的9次方赫兹】
所以,光速c=νλ=299792458 m/s (相对精度±4×10的-9次方)。于是有1983年的第17届国际计量大会通过的新的米定义和光速成为定值。
换言之,米的定义是频率为299792458的电磁波在真空中的波长。不管它是多少,始终有λ=1。由此可以理解光速现在已经定义为定值:299 792 458 。其不确定度为0。(延年松鹤2010/5/20)
    
   
Resolution 1 of the 17th meeting of the CGPM (1983)
The 17th Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM),
decides[17届国际计量大会决议]

The metre is the length of the path travelled by light in vacuum during a time interval of 1/299 792 458 of a second.
The definition of the metre in force since 1960, based upon the transition between the levels 2p10 and 5d5 of the atom of krypton 86, is abrogated(被取消)
    
      
    



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