Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Марийский  Государственный Технический Университет.» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кафедра:МиМ.

Реферат на тему «Эталоны единиц измерений.»

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Работу  выполнил:  Студент гр. КИВР- 31

Фадеев  М.А

Проверила:        

              Соловьева Н.А.       
 
 
 
 
 
 
 

г. Йошкар-Ола

2011г

1.Единицы измерений. 

Единицы измерения  подразделяются на основные и производные ( определяются с помощью формул, связывающих их с основными ). Совокупность единиц образует определенную систему. Существует несколько систем отличающихся выбором основных единиц. С 1982 года обязательной к применению, как в образовании, так и в науке является система СИ (System International).

В качестве основных единиц в СИ выбрано семь единиц : 

1. Метр

2. Килограмм

3. Секунда

4. Ампер

5. Кельвин

6. Кандела

7. Моль 

Эталоны единиц измерений. 

Этало́н (фр. etalon):

Точная мера или точный измерительный прибор, служащие для воспроизведения, хранения и передачи единицы измерения какой-либо величины.

Измерительный прибор большей точности, предназначенный для проверки других измерительных приборов.

Мерило, образец для  подражания, сравнения.

Эталон метра.

Метр был впервые введён во Франции в XVII веке и имел первоначально два конкурирующих определения:

как длина маятника с полупериодом качания на широте 45°, равным 1 c (в современных единицах эта длина равна примерно 0,981 м).

как одна сорокамиллионная часть Парижского меридиана (то есть одна десятимиллионная часть расстояния от северного полюса до экватора по поверхности геоида на долготе Парижа).

Первоначально за основу было принято первое определение (8 мая 1790, Французское Национальное собрание). Однако, поскольку ускорение свободного падения зависит от широты и, следовательно, маятниковый эталон недостаточно воспроизводим, Французская Академия наук в 1791 предложила Национальному собранию определить метр через длину меридиана. 30 марта 1791 это предложение было принято. 7 апреля 1795 Национальный Конвент принял закон о введении метрической системы во Франции и поручил комиссарам, в число которых входили Кулон, Лагранж, Лавуазье, Лаплас и другие учёные, выполнить работы по экспериментальному определению единиц длины и массы. Первый прототип эталона метра был изготовлен из латуни в 1795 году. Следует отметить, что единица массы (килограмм, определение которого было основано на массе 1 дм³ воды) также была привязана к определению метра.

В 1799 из сплава 90 % платины и 10 % иридия, был изготовлен эталон метра, длина которого соответствовала одной сорокамиллионной части Парижского меридиана. Впоследствии, однако, выяснилось, что из-за неправильного учёта полюсного сжатия Земли эталон оказался короче на 0,2 мм; таким образом, длина меридиана лишь приблизительно равна 40 000 км.

Во время правления  Наполеона метрическая система  распространилась по всей Европе. Только в Великобритании, которая не была завоёвана Наполеоном, остались традиционные меры длины: дюйм, фут и ярд.

В 1889 был изготовлен более точный международный эталон метра. Этот эталон также изготовлен из сплава платины и иридия и имеет  поперечное сечение в виде буквы «X». Его копии были переданы на хранение в страны, в которых метр был признан в качестве стандартной единицы длины. Этот эталон всё ещё хранится в Международном бюро мер и весов, хотя больше по своему первоначальному назначению не используется.

С 1960 было решено отказаться от использования изготовленного людьми предмета в качестве эталона метра, и с этого времени по 1983 метр определялся как число 1 650 763,73, умноженное на длину волны оранжевой линии (6 056 Å) спектра, излучаемого изотопом криптона-86 в вакууме.

Современное определение  метра в терминах времени и  скорости света было введено в 1983 году:

Метр  — это длина  пути, проходимого  светом в вакууме  за (1 / 299 792 458) секунды.

Из этого определения  следует, что в системе СИ скорость света в вакууме принята равной в точности 299 792 458 м/с. Таким образом, определение метра, как и два столетия назад, вновь привязано к секунде, но на этот раз с помощью универсальной мировой константы.

Эталон килограмма.

За международный  прототип килограмма была принята масса цилиндра, сделанного из  платино-иридиевого сплава, высотой и диаметром около 3,9 см. Вес этой эталонной массы, равной 1 кг на уровне моря на географической широте 45°, иногда называют килограмм-силой. Таким образом, ее можно использовать либо как эталон массы для абсолютной системы единиц, либо как эталон силы для технической системы единиц, в которой одной из основных единиц является единица силы.

Эталон секунды.

Современные единицы измерения времени основаны на периодах обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также обращения Луны вокруг Земли. Такой выбор единиц обусловлен как историческими, так и практическими соображениями: необходимостью согласовывать деятельность людей со сменой дня и ночи или сезонов; смена фаз Луны влияет на высоту приливов.

На деле длительность солнечных суток — величина не постоянная. И хотя она изменяется совсем немного (увеличивается в результате приливов из-за действия притяжения Луны и Cолнца в среднем на 0,0023 секунды в столетие за последние 2000 лет, а за последние 100 лет всего на 0,0014 секунды), этого достаточно для значительных искажений продолжительности секунды, если считать за секунду 1/86 400 часть продолжительности солнечных суток. Поэтому от определения «час — 1/24 суток; минута — 1/60 часа; секунда — 1/60 минуты» перешли к определению секунды в качестве основной единицы, основанной на периодическом внутриатомном процессе, не связанном с какими-либо движениями небесных тел (на неё иногда сылаются как на секунду СИ, когда по контексту её можно спутать с секундой, определённой из астрономических наблюдений). Соответственно, минута определена как 60 секунд СИ, час как 60 минут и календарные сутки как 24 часа.

Так, считая, что в  тропическом году 365,242 198 781 25 суток, а сутки полагая постоянной длительности (т. н. эфемеридное исчисление), получают, что в году 31 556 925,9747 секунд. Тогда  полагают, что секунда — это 1/31 556 925,9747 часть тропического года. Вековое изменение продолжительности тропического года заставляет привязывать это определение к определённой эпохе; так, данное определение относится к тропическому году в момент 1900,0.

Отталкиваясь от секунды СИ, определяют также юлианские сутки (равные в точности 86 400 с; в настоящее время они короче средних солнечных суток на 2 миллисекунды) и юлианский год (точно 365,25 юлианских суток, или 31 557 600 с), иногда называемый также научным годом.

В системе СИ принято следующее определение «атомной секунды»: одна секунда — это интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного (квантового) состояния атома в покое при 0 К цезия-133. Это определение было принято в 1967 году (уточнение относительно температуры и состояния покоя появилось в 1997 году). Ранее пользовались эфемеридной секундой, основанной на астрономических наблюдениях.

3.4. Эталон Ампера.

Ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины с ничтожно малой площадью кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2*10-7 Н.

3.5. Эталон Кельвина.

Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Тройная точка, состояние равновесного существования. Тройная точка воды фаз вещества, обычно твердой, жидкой и газообразной. Тройные точки воды – точки существования льда, воды и пара.

3.6. Эталон Канделы.

Кандела – единица силы света, равная силе света в данном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540 ТГц , сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. 

Устройство первичного светового эталона:

1 — трубка из  плавленой окиси тория ThO₂, температура которой поддерживается равной температуре затвердевания платины 2042 К;2 — тигель из плавленой ThO₂ с химически чистой платиной 3; 4 — кварцевый сосуд с засыпкой 5 из ThO₂; 6 — смотровое окно; 7 — призма полного внутреннего отражения; 8 — объектив, создающий изображение светящегося отверстияизлучателя на диффузной белой пластинке 10; с другой стороны пластинка 10 освеща ется лампой сравнения 11; 9 — диафрагма. Платина в тигле разогревается токами высокой частоты в индукционной печи (температура плавления ThO₂ выше 2042 К). Меняя расстояния между светомерной головкой, полным излучателем и лампой сравнения, добиваются уравнивания освещенностей на двух сторонах пластинки 10. Последнюю часто заменяют фотоэлементом, освещаемым попеременно первичным и вторичным световыми эталонами.

3.7. Эталон моля.

Моль – единица количества вещества, равная количеству вещества системы, в которой содержится столько же структурных элементов ( атомов, молекул, ионов, электронов и др. частиц или специфицированных групп частиц), сколько содержится атомов в изотопе углерода-12 массой  0,012 кг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Литература : 

Яворский Б.М. и Детлаф А.А. Справочник по физике : 2-е изд., перераб. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1985, - 512с.

Савельев И.В. Курс общей физики: в 5-и кн.: Кн. 1: Механика: Учеб. пособие  для втузов / И.В.Савельев. – М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2004. – 336с.:ил.

Советский Энциклопедический  Словарь.