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計量學能發(fā)生劃時代革命嗎
工業(yè)大生產、自動化的控制等都離不開精密的計量測試技術,只有這樣,零部件才能有互換性,機械才能順利組裝。零部件加工越精密,要求計量精度就越準確。
繁多的物理量中,長度、質量和時間是最基本的物理量,我們稱它為“三大基本量”,其它物理量一般都可通過三大基本量導出。比如速度就是由長度和時間兩個基本物理量導出的。各種物理量都有它自己的計量單位,比如長度的毫米、米、千米;質量的克、千克;時間的秒、分、時等。為了計量方便起見,常取三種基本單位制,即米、克、秒制。不管哪種單位制,都離不開時間單位秒。到目前為止,在各種基本單位中,時間計量單位秒的測量精度最高,基準精度為3000萬年誤差一秒,這是因為它是用原子鐘作為時間基準?,F(xiàn)在,由歐洲空間中心和美國航天中心分別組織研制的微重力冷原子鐘,預期可達到1??0-16的準確度(相當于走時3億年不差1秒),計劃于2004年以前把它們送上國際空間站,用作新一代空間頻率基準。
為了提高長度計量的精度,1960年國際計量大會確定以光波的波長來定義米長,即“米”的長度等于氪86原子的2P10和5d5能級間躍遷頻率在真空中輻射波長的1650763.73倍。1983年,第16屆國際計量大會又重新定義為:“米是光在真空中,在1/299792458秒的時間間隔內運行路程的長度”。如此,長度單位不再是獨立的計量單位,而是由光速通過頻率導出,也就是可以用時間、頻率標準取代長度標準。
另外,對于電學單位電壓的計量,利用約瑟夫森效應,可以溯源到時間、頻率的計量上來。2012年注冊計量師考試
我們知道長度是一個基本單位,電壓是一個導出單位,它們都可用時間、頻率計量來取代,這不是一個很大的變革嗎!
建立統(tǒng)一的時間、頻率、長度單位基準,是計量學上應用現(xiàn)代物理成就向自然基準(基本物理常數(shù)為基礎)邁進的巨大一步。美國標準技術研究院、英國物理研究所、俄國計量科學研究院都已開展了這方面研究,我們期待著這場計量學劃時代的革命也波及到中國。
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