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米的足迹  

2013-03-01 06:31:30|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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米的足迹



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米的足迹



米的足迹
山东省淄博市淄川区中小学社会实践活动基地 张勤昌

今天,我们用一根尺子很容易量出一个人的身高,可以精确到毫米级。这在古代是办不到的,在远古时代,人们是用手或脚作为尺来量度的。用手或脚作为标准来量度是不准确的,每个人的手或脚的长度并不完全一样,这样量度很容易引发争论。随着人类社会的发展,不同地区之间的交往逐渐频繁,由于量度“标准”的不标准而引起的争论也逐渐增多,不同地区的人们不得不重新制定新的标准,于是各个国家相继制定了自己的标准尺。

 

伴随着交通的发展,国际间的贸易、文化、技术交流也随着发展起来,如果你用你的“尺”,我用我的“尺”,势必要相互折算,而不同国家的长度进位中又有不同的习惯,有的采用十进位,有的采用十二进位,这样算来算去很麻烦。这时人们就会想,如果各个国家都用同一标准尺该多好呀。于是人们就开始在不同国家的标准尺中开始挑选,最终选中了法国的标准尺——米。为什么要选择法国的标准尺呢?这是因为它采用的是十进位制,计算方便。其次它的标准是根据地球某一部分的圆弧长度来计算,很科学、很严密。

 

法国的标准尺是怎么来的呢?1790年,法国科学家鲍尔德、康道尔赛、拉普拉斯和孟奇等人组成特别委员会,建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位。为了制造出表征米的量值的基准器,在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下,于1792年到1799年,对法国敦克尔克至西班牙塞罗那之间的子午线长度作了测量。最后制造出长度单位“米”的基准器,并交给法国档案局保管,称为存档米原器。法国决定以存档米原器作为长度的法定单位。

 

1872年,26个国家队代表在法国拟定米公约,1875年法、德、英、俄等17个国家的代表在巴黎正式签署该公约,公认米制为国际通用的计量制度,并在巴黎近郊色弗莱成立国际计量局。

 

存档米原器并不是现在所讲的国际米原器。国际米原器是指在1889年第一届国际计量大会上通过的,根据存档米原器的长度,由瑞士SIP工厂制造的,经国际计量局鉴定的第6号米原器。当时一共制造了31根米原器,和存档米原器一一比较后,发现第6号在0℃时的长度最接近存档米原器的长度,于是被选作国际米原器,作为世界上最有权威的长度基准器保存在国际计量局。

 

国际米原器截面形状为X型,由铂(90%)、铱(10%)合金制成。规定在周围空气温度为0℃时,两端中间刻线的距离为1米。

 

随着科技的进步,对测量精度的要求越来越高,国际米原器的测量精度已不能满足计量学和其它精密测量的需要,人们又开始寻找新的测量标准。20世纪50年代,随着同位素光谱光源技术的发展,人们找到了以光波波长作为长度单位的自然标准。1960年第11届国际计量大会对米的定义更改为:不存在引起波长改变的干扰因素(如多普勒效应、压力效应)时,米的长度等于氪–86原子的能级之间跃迁的辐射(发出桔红色光)在真空中波长的1650763.73倍。

 

米的定义更改后,国际米原器仍按规定保存在国际计量局。由于激光技术的发展,人们发现饱和吸收稳定的激光具有很高的频率稳定度和复现性,同氪–86的波长相比,它们的波长更易复现,精度也能进一步提高。因此在1973年和1979年两次米定义咨询委员会会议上,又先后推荐了4种稳定激光的波长值,同氪–86的波长并列使用,具有同等的准确度。

 

1973年以来,人们精密测量了从红外波段至可见光波段的各种谱线的频率值,得到了非常精确的光在真空中的光速值,c=299792458m/s。于是人们又决定把这个光速值取为定义值。1983年10月,第17届国际计量大会正式通过米的新定义:“米是1/299792458秒的时间间隔内,光在真空中行程的长度。”米的定义的修改使长度标准更精确和稳定。

 

由米的发展史可以看出,一个物理量单位的制定,不是一件简单的事情,中间会几经修改。随着物理学的发展,量度必定还会有争论和修改,但是越修改会越自然,越接近事物的真相。

 

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