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長度計量基準(zhǔn)是指以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達到的zui高準(zhǔn)確度,保存和復(fù)現(xiàn)“米”的整套裝備。是各國之間和一個國家內(nèi)部統(tǒng)一長度單位的基準(zhǔn),也是保證量值準(zhǔn)確和實現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)。 “米”是長度計量的基本單位。 18世紀(jì)以前,世界各國各自規(guī)定長度單位,很不統(tǒng)一。18世紀(jì)末,法國*受法國國民議會委托,提出“米制”概念。它將通過巴黎天文臺的地球子午線長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的敦刻爾克間進行三角測量,得出通過巴黎天文臺的地球子午線從赤道到地極點的距離,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*,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)度都不高,1875年有20個國家參加的米制會議上決定,成立*并制造基準(zhǔn)米尺。1888年,*從30根用鉑銥合金制成的尺子中選出與阿希夫米尺長度zui接近的第六號米尺作為基準(zhǔn),此即“基準(zhǔn)米尺”。其復(fù)現(xiàn)度可以達到千萬分之一。 1889年,*屆計量大會正式承認并重新把“米”定義為:“在零攝氏度時,保存在*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,如刻線質(zhì)量和材質(zhì)穩(wěn)定性等都會影響其尺寸穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)度的提高,而且一旦毀壞,就再也無法復(fù)現(xiàn)。 1893年,美國物理學(xué)家邁克耳遜等用鎘紅線光波波長與鉑銥基準(zhǔn)米尺對比,從而提供了用光波波長作為長度基準(zhǔn)的可能性。1895年,第二屆計量大會確認鎘紅線光波波長為“米”定義的旁證。在1927年第七屆計量大會上,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O.64384696微米,作為米的旁證基準(zhǔn),即1米=1553164.13個旁證基準(zhǔn),而以基準(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)度高、單色性好的光源。這導(dǎo)致1960年的第十一屆計量大會通過以“氪-86的輻射光波長定義“米”的決定。這個“米”的定義是:“長度米等于氪-86原子在2P10和5D5能級之間躍遷時,其輻射光在真空中的波長的1650763.73倍。”同時宣布廢除1889年確定的米定義和基準(zhǔn)米尺。這樣“米”在規(guī)定的物理條件下在任何地點都可以復(fù)現(xiàn),所以也有稱之為自然基準(zhǔn)的,其復(fù)現(xiàn)度可達二億五千萬分之一。 1960年出現(xiàn)了激光,由于它具有良好的單色性和復(fù)現(xiàn)度,導(dǎo)致1983年通過新的米定義,和宣布廢除以氪-86輻射光波長定義“米”的決定。 在1983年10月召開的第十七屆計量大會上,通過了現(xiàn)行“米”的定義:米是“光在真空中1/299792458秒的時間間隔內(nèi)所行進路程的長度”。 現(xiàn)行“米”定義的特點是,定義本身與復(fù)現(xiàn)方法分開,長度基準(zhǔn)不再是某一種規(guī)定的長度或輻射波長,但它可以通過一些輻射波長或頻率來復(fù)現(xiàn)。因此“米”的復(fù)現(xiàn)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)度,可高達一百億分之一,但這類輻射光源的頻穩(wěn)系統(tǒng)很復(fù)雜,在實際應(yīng)用中是把它們的波長通過光波波長干涉儀等,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儀,分別檢定一等量塊和基準(zhǔn)線紋尺。 在中國,由上述基準(zhǔn)輻射光源、光波波長干涉儀、激光量塊干涉儀和一等量塊等,組成的稱為端面長度國家基準(zhǔn);由基準(zhǔn)輻射光源、激光干涉比長儀和基準(zhǔn)線紋尺等組成的稱為線紋長度國家基準(zhǔn)。國家基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)的“米”的準(zhǔn)確長度,按照國家規(guī)定的檢定系統(tǒng)通過檢定逐級或直接傳遞給工作中使用的、不同精度等級的長度測量工具。 |
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