第一节 长度的基准和标准

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1、§2－1长度的基准和标准长度计量基准是指以现代科学技术所能达到的最高准确度，保存和复现长度单位——“米”的整套装备。长度计量基准是各国之间和一个国家内部统一长度单位的基准，也是保证量值准确和实现互换性的基础。“米”是长度计量的基本单位。本节主要内容：长度基准“米”的定义、复现、历史沿革长度基准、标准的概念及量值传递系统一、长度的基本单位“米”的定义及其复现１、米定义的历史演变长度基本单位米定义的建立，经历了一个从自然基准到实物基准，又从实物基准到自然基准，最后发展为用物理常数来定义的演变过程。【米制的提出

2、与复现】1790年，法国科学院受法国国民议会委托，首次提出“米制”概念。它将通过巴黎天文台的地球子午线长度的四千万分之一定义为“米”。1792～1798年，在西班牙的巴塞罗那和法国的敦刻尔克间进行三角测量，得出通过巴黎天文台的地球子午线从赤道到地极点的距离，并以它的千万分之一(相当于地球子午线的四千万分之一)作为一米的长度，于1799年用铂金制成横截面积为25.3×4.05毫米的矩形端面基准米尺，米尺两端面间的距离即为一米。它保存在法兰西共和国档案局，所以称为“档案米尺”，又称，“阿希夫米尺”。复现误差0

3、.2㎜【第一次国际米定义】实物（线纹）基准，不确定度1.1×10-7国际基准米尺（米原器）：1888年，国际计量局从31根用铂铱合金制成的尺子中选出与阿希夫米尺长度最接近的第Ⅳ号米尺作为国际基准，此即“国际基准米尺”。其复现精确度可以达到千万分之一。定义：1889年，第一届国际计量大会正式承认并重新把“米”定义为：“在0℃时，尺的中性面上两条刻线沿尺轴方向的长度为一米”。从此，“米”的定义由端面距离转为刻线间距离。1889：表示国际米原器的截面【第二次国际米定义】自然基准，不确定度2.5×10-81960

4、年的第十一届国际计量大会通过以“氪-86的辐射光波长定义“米”的决定。这个“米”的定义是：“1米等于氪-86原子在2P10和5D5能级之间跃迁时，其辐射光在真空中的波长的1650763.73倍。”同时宣布废除1889年确定的米定义和国际基准米尺。这样“米”在规定的物理条件下在任何地点都可以复现，所以也有称之为自然基准的。【第三次国际米定义】最新米定义，基准为基本物理常数。２、最新米定义及其复现（1）定义：1983年10月召开的第17届国际计量大会,通过了现行的最新米定义是：“1m是光在真空中于（1/299

5、792458）s的时间间隔内所行进的路程长度”。（2）复现：定义的实现（实物化）,有三种复现方法。【飞行时间法】根据式Ｌ=Ct，精确测出平面电磁波通过路程Ｌ的时间间隔t、光速值C给定，从而求得长度值Ｌ。用于天文、大地等测量工作的复现方法.【真空波长法】用频率为f的平面电磁波的真空波长来复现米。这个波长是通过测量平面电磁波的频率f，然后应用关系式λ＝c/f得到的。用真空波长法复现米，在实际使用中仍可应用传统的光波干涉法。用于实验室计量测试工作的复现方法.【用于一般测量工作的复现方法】直接应用国际米定义咨询委

6、会（CCDM）推荐的几种稳频激光器的频率值与波长值。要求：按推荐的波长值、使用条件、不确定度使用。1992年第8届CCDM总结了稳频激光技术的进步，改善了5种（1982年第7届CCDM推荐的）稳频激光辐射标准谱线的标准不确定度，并根据发展需要又增加了3种新型稳频激光辐射谱线作为复现米定义的标准辐射谱线。这8种稳频激光器是：①甲烷稳频3.39μm氦氖激光器②碘稳频576nm染料激光器③碘稳频633nm氦氖激光器④碘稳频612nm氦氖激光器⑤碘稳频515nm氩离子激光器⑥碘稳频543nm氦氖激光器⑦碘稳频64

7、0nm氦氖激光器⑧钙束稳频657nm染料激光器1997年，12种2001年，13种中国计量科学研究院研制的波长标准~1983年，127I2饱和吸收稳频的633nm一种~1986年，CH4饱和吸收稳频的3.39m、127I2饱和吸收稳频的612nm、640nm共三种~1992年，127I2饱和吸收稳频的576nm一种~1999年，127I2饱和吸收稳频的543nm一种~2004年，13C2H2吸收稳频的1542nm一种~2005年，127I2饱和吸收稳频的532nm一种３、新米定义的特点（1）将米的定义与

8、单位的复现方法这两者分离。（2）新定义不仅废除了长度计量的实物基准，而且还废除了单一的长度计量基准。（3）新的米定义把真空中光速值C=299792458m/s作为一个固定不变的物理常数确定下来。光速值从此不再是一个物理学中可测量的量，而作为一个换算常数。（4）在目前条件下，米定义的改变不影响米作为基本单位的地位。这一特点使得目前通用的国际单位制不必作任何改变”。开放性：与复现无关广泛性：各基准共存统一性：与时间单位二、长度基准