长度单位米的发展历程

-1-长度单位米的发展历程在工厂里，一台复杂的机器，要想把几千个零件装配成一台能运转正常的机器，在制造和检验时，必须使用各种测量的计量器具，保证零件大小的精确度。如果没有统一的长度计量单位，这样的工作是没有办法完成的。要把一个零件的尺寸量的很精确，并不那么简单。几千年来，人们为了寻找一把标准的尺子，就花了很多的劳动。就我国来说古代各诸侯国都有自己的长度单位，当时各个时期、各个朝代还时常变化。多变的尺子，给制造精密的机器带来了不少的困难。18世纪工业革命后，科学技术迅速发展，迫使科学家去寻找能保持经久不变的国际统一的测量长度的标准。公元1791年，法国科学家认为地球的大小是不变的，于是开始测量地球子午线，并提出把地球子午线的四千分之一的长度定为一米，并用铂制成了截面为4mm×25.3mm的第一根标准米尺。这根标准米尺就成了世界最早的米原器。公元1875年3月1日，法国国民议会邀请美国、俄国、德国、阿根廷、奥地利、丹麦、比利时等20个国家的代表，在巴黎召开国际会议，并于同年5月20日(也就是1999年21届国际计量大会确定每年5月20日为世界计量日的根据)由20个国家中的17个全权代表签订了“米制公约”。这个会议上首先统一的是长度单位“米”和质量单位“千克”。确定了以铂铱合金线纹米原器和铂依合金千克原器为基础的长度单位和质量单位的定义，米制公约签字国承认了以法国档案米原器作为长度基准。以后便把这样的大会称为国际计量大会。1889年9月20日，第一届国际计量大会根据瑞士制造的米原器，给“米”的定义是：“0℃时，巴黎国际计量局的截面为X形的铂铱合金尺两端刻线记号间的距离”。这是国际计量局第一次给“米”下的定义。但因刻线的宽度影响，科学家们对这个米原器的精度(只达0.2μm)感到不满意。认为：其一，这根米原器太娇弱，为了保持精度，必须终年放在恒温房间里，不能让阳光直射，如果外界变化一个大气压，它就会伸缩万分之一毫米。其二，铂铱合金不可避免地受热-2-胀冷缩的影响，这就很难满足精密零件的测量。其三，金属制造的尺，成年累月，终不可避免要腐蚀、损坏，如果国际标准米尺损坏后，再造一个和原来一模一样的米尺，那是办不到的。如何提高米原器的精度，又不至于受环境影响，是摆在计量科学家们面前的一大课题。美籍德国科学家阿尔伯·迈克尔逊于1880年至1882年间，在柏林大学研制了一台镜式干涉仪。经过改进和完善后，1892年，他一次用镉红外波长，以光波干涉法测量了国际米原器，测量精度为2.5×10-7，比法国档案米原器的精度提高了100倍，干涉仪的使用使长度计量进了一大步，大大促进了计量科学的发展，从而结束了国际间使用了70多年的长度实物基准，于是1960年10月的第十一届国际计量大会上给“米”下了第二次定义：“米等于氪86原子的2P10和5d能级间跃迁所对应的辐射在真空中的1650763.73个波长的长度”。以自然基准代替了实物基准，这是计量科学的一次革命。用光波波长定义“米”的主要优点是稳定，不受环境影响，这是有激光前最好的单色光。但是它很弱，用起来很困难，在用了23年后就被淘汰了。激光的特点之一是单色性好。常用的氦氖激光，波长范围可比氪86灯光波长小10万倍以上，亮度高，是理想的“光尺”子。1983年第17届国际计量大会将“米”定义为：“米是光在真空中1/299792458秒时间间隔内行程的长度”。这便是米的第三次定义。因为光速在真空中是永远不变的，因而基准米就更精确了。中国计量科学研究院在长度计量中取得了很大成就。1965年建立了用氪86光波波长复现“米”定义的基准装置，精度为1×10-8，随后又研制成功了兰姆凹陷稳频633nm氦氖激光器，光电光波比长仪和激光量块干涉仪，以及3.39nm和612nm激光器，对1983年的米的定义做出了贡献。我国于1977年5月签署米制公约并参加了16届国际计量大会。1984年2月17日，国务院颁布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，几千年来的市制尺在1990年底以前停止使用，在全国范围内统一使用法定计量单位“米”。这一科学技术的进步，促进了我国经济建设、科学技术、国内外贸易的发展以及对外交流和往来。