第2章物理量和计量单位.pptVIP

第二章 物理量和计量单位;学习要求;2.1 量制和单位制 ;2.1 量制和单位制 ;2、量值 一般由一个数和计量单位之积表示的特定量大小，称为量值。 量的大小与量值的形式无关，是客观存在，不取决于所采用的计量单位。;二、量制与量纲;二、量制与量纲;二、量制与量纲;三、计量单位;(一）对基本单位定义的特定要求 应该选择那些我们确信在时空变换下在天体尺度上保持稳定，即与本质上不变的量相关的参考标准。 定义复现的准确度必须能够满足最佳实际测量的要求。 应努力选择尽量简单的定义，无论是在理解上还是在复现上都要求如此，复现所采用的设备不应过于昂贵或过于复杂。 应选择在任何时候、任何地点，任何人都可自由获取的定义。;（二）基本单位目前的定义;1）、米定义的变迁 米的起源 1791年：法国议会批准了达特兰提出的以通过巴黎的地球子午线的1/4000万为1m的定义。历时6年，测量了西班牙巴塞罗那到法国敦克尔刻的地球子午线长度。 1795年4月7日，法国国民议会颁布新的度量衡制度，采用十进制： 米的长度以“自北极到赤道段经过巴黎的子午线的一千万分之一”为标准。 质量单位以1立方分米温度为摄氏4 度纯水在真空中的质量。;1799年测绘学家的大地测量工作最终完成， 按测量结果制作了3.5×20mm矩形截面的铂杆，以此杆两端之间的距离为1m，此杆保存在巴黎档案局，成为档案米尺（metre archives）。 同年12 月10日颁布法律确定米和千克的值。 同时铸出千克原器。;2）第一个米定义;1875年5月20日,17个国家签署了米制公约签订，决定成立国际计量局（BIPM）。 这是计量学走向国际统一的里程碑。这一天称为“国际计量日”。 1889年，第1届国际计量大会（GCGPM）召开。遴选了与保存在巴黎档案局的档案尺数值最为接近的第6号尺，批准为国际米原器。保存在巴黎国际权度局（现称国际计量局） 精度：一般认为0.3μ m。;1889年：第一届国际计量大会 (CGPM) 批准了国际计量委员会（CIPM）所选择的米原器，并宣布“ 该米原器以后在冰融点温度时代表长度的米单位”。同时批准了采用铂铱合金制的圆柱体砝码为千克的定义。 1927年：第七届国际计量大会进一步明确：“长度的单位是米，规定为国际计量局（BIPM）所保存的铂铱尺上所刻的两条中间刻线的轴线在0°C时的距离”。;3）第二个米定义;4）第3个米定义; 米定义历程：自然基准——实物基准——自然基准——基本物理常数 即：地球子午线长度 档案米尺 86Kr 光速;2、质量;结果表明：国家kg原器的质量平均约以每年0.5μg的速率增加。 如:瑞士的国家千克基准No. 38 的质量, 1946 年与 1989 年两次与国际千克原器比对的差值为+ 28μg。 德国的国家千克基准No. 55 与国际千克原器比对结果为1 kg + 0. 252 mg ,它增长率也为0. 5μgP年。 我国的No.60和No.64 kg原器的质量分别为1kg+0.295mg和1kg+0.251mg; 属于法国科学院的No. 34 千克基准,从第二届国际千克基准比对之后,该千克基准就保存在密封的容器中,没有使用过,也没有动过,它的质量值变化如下: 1889 年　1 kg - 0. 073 mg 1950 年　1 kg - 0. 078 mg 1992 年　1 kg - 0. 051 mg 该千克基准质量从1952 年到1992 年的40 年之间相对国际千克原器质量的变化为+ 0. 27 mg。 另外, R.Davis 从1959 年至1989 年对他们自己的千克基准进行长期实验考核,其结果在这40 年中他们的千克基准质量值相对增高了6 ×10 - 7 。; 按上述事实可以推算出国际千克原器是否也在100 年中变化了50 μg (5 ×10 - 8 ) ? 由此可见,当今的质量“kg”基准自身质量随时间的变化已超过了国际比对的不确定度,更满足不了当今工业、科学技术发展的需要,必须变更. 变更的方向是利用基本物理常量或原子物理特性。; 国际kg原器在刚刚清洗后的初期，其质量每天以0.0368μg的速率增加。 尽管采用了表面科学的各种先进技术如X射线光电波谱仪、Auger电子显微镜、椭圆偏振仪对砝码表面进行观察，研究清洗工艺、表面吸附与污染对质量的影响，但看来短期内不会有明确的结论。 100多年来，国际原器只进行了3次比对，受数据量和比对不确定度的限制，kg原器质量漂移的原因一时难以查明。;几种原子极可能成为新千克定义的实现对象: 原子质量单位是以12 C原子为对象定义的, 若选该原子作为千