1米的長度是怎樣定義的?

  • 作者:由 匿名使用者 發表于 文化
  • 2021-07-18

1米的長度是怎樣定義的? 匿名使用者 1級 2009-01-08 回答

國際單位制的長度單位“米”(meter,metre)起源於法國。1790年5月由法國科學家組成的特別委員會,建議以透過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位——米,1791年獲法國國會批准。為了製造出表徵米的量值的基準器,在法國天文學家捷梁布林和密伸的領導下,於1792~1799年,對法國敦克爾克至西班牙的巴塞羅那進行了測量。1799年根據測量結果製成一根3.5毫米×25毫米短形截面的鉑杆(platinum metre bar),以此杆兩端之間的距離定為1米,並交法國檔案局保管,所以也稱為“檔案米”。這就是最早的米定義。

由於檔案米的變形情況嚴重,於是,1872年放棄了“檔案米”的米定義,而以鉑依合金(90%的鉑和10%的銥)製造的米原器作為長度的單位。米原器是根據“檔案米”的長度製造的,當時共製出了31只,截面近似呈X形,把檔案米的長度以兩條寬度為6~8微米的刻線刻在尺子的凹槽(中性面)上。1889年在第一次國際計量大會上,把經國際計量局鑑定的第6號米原器(31只米原器中在0℃時最接近檔案米的長度的一隻)選作國際米原器,並作為世界上最有權威的長度基準器儲存在巴黎國際計量局的地下室中,其餘的尺子作為副尺分發給與會各國。規定在周圍空氣溫度為0℃時,米原器兩端中間刻線之間的距離為1米。1927年第七屆國際計量大會又對米定義作了嚴格的規定,除溫度要求外,還提出了米原器須儲存在1標準大氣壓下,並對其放置方法作出了具體規定。

但是使用米原器作為米的客觀標準也存在很多缺點,如材料變形;測量精度不高(只能達0.1μm)。很難滿足計量學和其他精密測量的需要。另外,萬一米原器損壞,複製將無所依據,特別是複製品很難保證與原器完全一致,給各國使用帶來了困難。因此,採用自然量值作為單位基準器的設想一直為人們所向往。20世紀50年代,隨著同位素光譜光源的發展。發現了寬度很窄的氪-86同位素譜線,加上干涉技術的成功,人們終於找到了一種不易毀壞的自然標準,即以光波波長作為長度單位的自然基準。

1960年第十一屆國際計量大會對米的定義作了如下更改:“米的長度等於氪-86原子的2P10和5d1能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763.73倍”。這一自然基準,效能穩定,沒有變形問題,容易復現,而且具有很高的復現精度。我國於1963年也建立了氪-86同位素長度基準。米的定義更改後,國際米原器仍按原規定儲存在國際計量局。

隨著科學技術的進步,70年代以來,對時間和光速的測定,都達到了很高的精確度。因此,1983年10月在巴黎召開的第十七屆國際計量大會上又通過了米的新定義:“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度”。這樣,基於光譜線波長的米的定義就被新的米定義所替代了。

1米的長度是怎樣定義的? 匿名使用者 1級 2016-12-02 回答

單位制沿革

古代常以人體的一部分作為長度的單位。例如我國三國時期(公元三世紀初)王肅編的《孔子家語》一書中記載有:“布指知寸,布手知尺,舒肘知尋。”兩臂伸開長八尺,就是一尋。還有記載說:“十尺為丈,人長八尺,故曰丈夫。”可見,古時量物,寸與指、尺與手、尋與身有一一對應的關係。

西方古代經常使用的長度單位中有所謂的“腕尺”,約合52~53釐米,與從手的中指尖到肘之間的長度有密切關係。

也有用實物作為長度單位依據的。例如,英制中的英寸來源於三粒圓而乾的大麥粒一個接一個排成的長度。

多少年來世界各國通行種類繁多的長度單位,甚至一個國家或地區在不同時期採用不同的長度單位,雜亂無章,極不統一,對商品的流通造成許多麻煩。所以,隨著科學技術的進步,長度單位逐漸趨於統一,這個程序早在幾百年前就已經開始了。

1790年法國國民議會透過決議,責成法國科學院研究如何建立長度和質量等基本物理量的基準,為統一計量單位打好基礎。次年,又決定採用透過巴黎的地球子午線的四分之一的千萬分之一為長度單位,選取古希臘文中“metron”一詞作為這個單位的名稱,後來演變為“meter”,中文譯成“米突”或“米”。從1792年開始,法國天文學家用了7年時間,測量透過巴黎的地球子午線,並根據測量結果製成了米的鉑質原器,這支米原器一直儲存在巴黎檔案局裡。

法國人開創米制後,由於這一體制比較科學,使用方便,歐洲大陸各國相繼採用。

後來又作了測量,發現這一米原器並不正好等於地球子午線的四千萬分之一,而是大了0。2毫米。人們認為,以後測量技術還會不斷進步,熱必會再發現偏差,與其修改米原器的長度,不如就以這根鉑質米原器為基準,從而統一所有的長度計量。

1875年5月20日由法國政府出面,召開了20個國家政府代表會議,正式籤置了米制公約,公認米制為國際通用的計量單位。同時決定成立國際計量委員會和國際計量局。到1985年10月止,米制公約成員國已有47個。我國於1977年參加。

國際計量局經過幾年的研究,用含鉑90%、銥10%的合金精心設計和製成了30根橫截面呈x琪的米原器。這種形狀最堅固又最省料,鉑銥合金的特點則是膨脹係數極小。這30根米原器分別跟鉑質米原器比對,經過遴選,取其中一根作為國際米原器。1889年,國際計量委員會批准了這項工作,並且宣佈:1米的長度等於這根截面為x形的鉑銥合金尺兩端刻線記號間在冰融點溫度時的距離。

其餘一些米原器都與國際米原器作過比對,後來大多分發給會員國,成為各國的國家基準,以後每隔幾十年都要進行週期檢定,以確保長度基準的一致性。

然而實際上米原器給出的長度並不一定正好是1米,由於刻線工藝和測量方法等方面的原因,在復現量值時總難免有一定誤差,這個誤差不小於0。1微米,也就是說,相對誤差可達1×10e(-7)。時間長了,很難保證米原器本身不會發生變化,再加上米原器隨時都有被破壞的危險。所以,隨著科學與技術的發展,人們越來越希望把長度的基準建立在更科學、更方便和更可靠的基礎上,而不是以某一個實物的尺寸為基準。光譜學的研究表明,可見光的波長是一些很精確又很穩定的長度,有可能當作長度的基準。19世紀末,在實驗中找到了自然鎘(cd)的紅色譜線,具有非常好的清晰度和復現性,在15攝氏度的乾燥空氣中,其波長等於 y=6438。4696×10e(-10)米。

1927年國際協議,決定用這條譜線作為光譜學的長度標準,並確定1米=1553164。13ycd,人們第一次找到了可用來定義米的非實物標準。

科學家繼續研究,後來又發現氪( 86 kr)的橙色譜線比鎘紅線還要優越。1960年,在第十一屆國際計量大會上,決定用氪(86kr)橙線代替鎘紅線,並決定把米的定義改為: “米的長度等於相當於氪(86kr)原子的2p10到5d5能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763。73倍。”

這個基準的精確度相當高,相對誤差不超過4×10e(-9)?,相當於在1千米長度測量中不差4毫米。

但是原子光譜的波長太短,又難免受電流、溫度等因素的影響,復現的精確度仍受限制。60年代以後,由於鐳射的出現,人們又找到了一種更為優越的光源,用鐳射代替氪譜線,可以使長度測量得更為準確。只要確定某一時間間隔,就可從光速與這一時間間隔的乘積定義長度的單位。80年代,用鐳射測真空中的光速c,得c=299792458米/秒。

1983年10月第十七屆國際計量大會通過了米的新定義:“米是光在真空中1/299792458秒的時間間隔內所經路程的長度”。 新的米定義有重大科學意義。從此光速c成了一個精確數值。把長度單位統一到時間上,就可以利用高度精確的時間計量,大大提高長度計量的精確度。

回答者:廣東省考生 - 秀才 二級 1-16 06:07

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1米的長度是怎樣定義的? 匿名使用者 1級 2009-01-08 回答

1米的長度是一個羅馬國王決定的。就是規定一段距離,為1米

1米的長度是怎樣定義的? 匿名使用者 1級 2009-01-08 回答

因為在此之前米已有過多次定義,在人們的思想裡米的長度已有了一個概念,光在這段時間走的距離和前幾次定義的米是一致的,也與人們的思想是吻合的。

1米的長度是怎樣定義的? 匿名使用者 1級 2009-01-08 回答

因為在這之前,“1米”已經有定義了,新的定義不能為了湊個整數,而改變原來1米的長度,否則所有相關的儀器、公式、定理等等都要跟著改。

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