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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn) [打印本頁]

作者: csxfjsw123 時(shí)間: 2007-7-13 14:39
標(biāo)題: 長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)
長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)是指以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的最高準(zhǔn)確度，保存和復(fù)現(xiàn)“米”的整套裝備。長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)是各國(guó)之間和一個(gè)國(guó)家內(nèi)部統(tǒng)一長(zhǎng)度單位的基準(zhǔn)，也是保證量值準(zhǔn)確和實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)。
“米”是長(zhǎng)度計(jì)量的基本單位。
18世紀(jì)以前，世界各國(guó)各自規(guī)定長(zhǎng)度單位，很不統(tǒng)一。18世紀(jì)末，法國(guó)科學(xué)院受法國(guó)國(guó)民議會(huì)委托，提出“米制”概念。它將通過巴黎天文臺(tái)的地球子午線長(zhǎng)度的四千萬分之一定義為“米”。
1792～1798年，在西班牙的巴塞羅那和法國(guó)的敦刻爾克間進(jìn)行三角測(cè)量，得出通過巴黎天文臺(tái)的地球子午線從赤道到地極點(diǎn)的距離，并以它的千萬分之一(相當(dāng)于地球子午線的四千萬分之一)作為一米的長(zhǎng)度，于1799年用鉑金制成橫截面積為25.3×4.05毫米的矩形端面基準(zhǔn)米尺，米尺兩端面間的距離即為一米。它保存在法蘭西共和國(guó)檔案局，所以稱為“檔案米尺”，又稱，“阿希夫米尺”。
由于阿希夫米尺的本身和復(fù)現(xiàn)精確度都不高，1875年有20個(gè)國(guó)家參加的國(guó)際米制會(huì)議上決定，成立國(guó)際計(jì)量局并制造基準(zhǔn)米尺。1888年，國(guó)際計(jì)量局從30根用鉑銥合金制成的尺子中選出與阿希夫米尺長(zhǎng)度最接近的第六號(hào)米尺作為國(guó)際基準(zhǔn)，此即“國(guó)際基準(zhǔn)米尺”。其復(fù)現(xiàn)精確度可以達(dá)到千萬分之一。
1889年，第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式承認(rèn)并重新把“米”定義為：“在零攝氏度時(shí)，保存在國(guó)際計(jì)量局中的鉑銥米尺的兩中間刻線間的距離。”從此，“米”的定義由端面距離轉(zhuǎn)為刻線間距離。
但用刻線間距離來定義米也有缺點(diǎn)，如刻線質(zhì)量和材質(zhì)穩(wěn)定性等都會(huì)影響其尺寸穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)精確度的提高，而且一旦毀壞，就再也無法復(fù)現(xiàn)。
1893年，美國(guó)物理學(xué)家邁克耳遜等用鎘紅線光波波長(zhǎng)與鉑銥基準(zhǔn)米尺對(duì)比，從而提供了用光波波長(zhǎng)作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)的可能性。1895年，第二屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)確認(rèn)鎘紅線光波波長(zhǎng)為“米”定義的旁證。在1927年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上，決定將鎘紅線在溫度為15℃，大氣壓力為101325帕和二氧化碳含量為O.03%的干燥空氣中的波長(zhǎng)O.64384696微米，作為米的旁證基準(zhǔn)，即1米＝1553164.13個(gè)旁證基準(zhǔn)，而以國(guó)際基準(zhǔn)米尺復(fù)現(xiàn)“米”的定義仍繼續(xù)保持不變。
1950年以后，由于同位素光譜光源的發(fā)展，出現(xiàn)了一些復(fù)現(xiàn)精確度高、單色性好的光源。這導(dǎo)致1960年的第十一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過以“氪-86的輻射光波長(zhǎng)定義“米”的決定。這個(gè)“米”的定義是：“長(zhǎng)度米等于氪-86原子在2P10和5D5能級(jí)之間躍遷時(shí)，其輻射光在真空中的波長(zhǎng)的1650763.73倍。”同時(shí)宣布廢除1889年確定的米定義和國(guó)際基準(zhǔn)米尺。這樣“米”在規(guī)定的物理?xiàng)l件下在任何地點(diǎn)都可以復(fù)現(xiàn)，所以也有稱之為自然基準(zhǔn)的，其復(fù)現(xiàn)精確度可達(dá)二億五千萬分之一。
1960年出現(xiàn)了激光，由于它具有良好的單色性和復(fù)現(xiàn)精確度，導(dǎo)致1983年通過新的米定義，和宣布廢除以氪-86輻射光波長(zhǎng)定義“米”的決定。
在1983年10月召開的第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上，通過了現(xiàn)行“米”的定義：米是“光在真空中1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)所行進(jìn)路程的長(zhǎng)度”。
現(xiàn)行“米”定義的特點(diǎn)是，定義本身與復(fù)現(xiàn)方法分開，長(zhǎng)度基準(zhǔn)不再是某一種規(guī)定的長(zhǎng)度或輻射波長(zhǎng)，但它可以通過一些輻射波長(zhǎng)或頻率來復(fù)現(xiàn)。因此“米”的復(fù)現(xiàn)精確度不再受米定義的限制,它將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而相應(yīng)地提高。
在機(jī)械制造中，應(yīng)用得較多的基準(zhǔn)輻射是碘、甲烷分子飽和吸收穩(wěn)頻的氦氖激光。它們的復(fù)現(xiàn)精確度，可高達(dá)一百億分之一，但這類輻射光源的頻穩(wěn)系統(tǒng)很復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中是把它們的波長(zhǎng)通過光波波長(zhǎng)干涉儀等，傳遞給以蘭姆下陷法穩(wěn)頻的氦氖激光，再利用以此為基礎(chǔ)構(gòu)成的激光量塊干涉儀和激光干涉比長(zhǎng)儀，分別檢定一等量塊和基準(zhǔn)線紋尺。

在中國(guó)，由上述基準(zhǔn)輻射光源、光波波長(zhǎng)干涉儀、激光量塊干涉儀和一等量塊等，組成的長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)稱為端面長(zhǎng)度國(guó)家基準(zhǔn)；由基準(zhǔn)輻射光源、激光干涉比長(zhǎng)儀和基準(zhǔn)線紋尺等組成的長(zhǎng)度計(jì)量基準(zhǔn)稱為線紋長(zhǎng)度國(guó)家基準(zhǔn)。國(guó)家基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)的“米”的準(zhǔn)確長(zhǎng)度，按照國(guó)家規(guī)定的檢定系統(tǒng)通過檢定逐級(jí)或直接傳遞給工作中使用的、不同精度等級(jí)的長(zhǎng)度測(cè)量工具。

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