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国际单位制SI是法文Systèmeinternationaldunités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。
排在第一位的老大是米。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,就是每秒钟走固定的分段数目而不管每段长度如何。所以,光速就固定不变了。SI的前身是米制(metricsystem,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,那个年代是法国涌现大批数学物理大师的年代,例如: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年完成了最后的测量和计算,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InternationalPrototypeMetre,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。它以档案米白金尺两端之间的距离为准。实际上就是以实物为基准了。尽管后来精确测量的结果,地球子午线周长与原来测量的数据有出入,但仍然以此档案局实物为米基准。这样,地球子午线周长只能是近似于4千万米或4万公里,其准确值为40007.86千米。
千克原器直径和高相等(约39mm的圆柱体,其重量等于4度C时1立方分米纯水的重量(质量)。这是重量(质量)基准。英国MetallurgistsJohnsonMatthey 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年第一次分发给参与国。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。以上的基准物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No.11,No.28共2根,千克两个:No.12,No.26日本:米尺No.22,10,20共3根,千克不详。美国虽然是英制,但也有米尺No.27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No.60,同样也是后来制作的。(我摘自中国百科/物理学摘要/中国的度量衡/作者丘光明的文章。)。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。(以上是我根据日本科技杂志摘译的。)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最大光程差(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年美国标准局的埃文森Evenson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=3392.23140nm相对精度±4×10的 9次方)nm=10的 9次方米频率ν=88376.181627GHz相对精度±1×10的 10次方)GHz=10的9次方赫兹所以,光速c=νλ=299792458m/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:299792458米/秒。其不确定度为0。(延年松鹤2010/5/20)Resolution1ofthe17thmeetingoftheCGPM1983The17thConférenceGénéraledesPoidsetMesuresCGPM,decides[17届国际计量大会决议]
Themetreisthelengthofthepathtravelledbylightinvacuumduringatimeintervalof1/299792458ofasecond.Thedefinitionofthemetreinforcesince1960,baseduponthetransitionbetweenthelevels2p10and5d5oftheatomofkrypton(氪86),isabrogated被取消
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