物體的運(yùn)動長度和時間的測量(運(yùn)動物體的長度)
人類生活在三維空間中,空間體現(xiàn)了物質(zhì)運(yùn)動的延伸性或延展性??臻g中兩點之間的距離就是長度,那么人們?nèi)绾螠y量長度呢?你可能會說拿一把尺子來量一下,但是尺子上的那些刻度是從哪里來的呢?
事實上,任何長度的測量都是通過與一定的長度基準(zhǔn)進(jìn)行比較來進(jìn)行的。人類在第一次選擇參考長度時,往往會選擇與自己尺寸相近的,比如中國古代的尺寸等。后來,為了確定不同國家和地區(qū)之間通用的參考長度,人們選擇了“米”作為國際單位制中長度的基本單位。
國際上對長度標(biāo)準(zhǔn)“米”的定義已經(jīng)過三次正式規(guī)定。1792年至1799年間,法國科學(xué)院測量并計算了經(jīng)過巴黎的子午線上從北極到赤道的長度,并將其定義為“米”為其長度的百萬分之一。但該基準(zhǔn)建立后,多次精密測量表明,該基準(zhǔn)與所要表示的數(shù)值略有不同,相差約0.23mm,相對誤差約0.023%。
格林威治子午線
1880年代,出于對精度的需要,召開了一系列國際會議來設(shè)計新的“米”標(biāo)準(zhǔn)。1889年第一屆國際計量會議上規(guī)定,對存放在法國塞夫爾國際計量局的一根鉑銥合金棒在0C時兩條刻線之間的距離進(jìn)行了規(guī)定如“米”,這是長度測量的物理基礎(chǔ)。然而,很難保證物理基準(zhǔn)不會隨著時間的推移而改變,也很難防止意外發(fā)生,例如被戰(zhàn)爭、地震或其他災(zāi)難所破壞。
物理學(xué)家提出了用自然長度基準(zhǔn)代替物理基準(zhǔn)的想法。光學(xué)干涉技術(shù)發(fā)明后,人們可以用光的波長來比較物理物體的長度。1960年第十一屆國際度量衡會議決定用氪86原子的橙黃色光波來定義“米”。規(guī)定“米”為該光波長的1650763.73倍,其精度為,達(dá)到了自然的長度基準(zhǔn)。但氪86并不容易獲得。
隨著科學(xué)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)真空中的速度在任何慣性系統(tǒng)中都是相同的。逐漸傾向于用光速來重新定義“米”,其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于氪86對“米”的定義精度。在20世紀(jì)70年代,光速的測量已經(jīng)非常準(zhǔn)確。1983年10月,第17屆國際計量大會通過了新的規(guī)定。“米”是光在真空中在幾秒的時間間隔內(nèi)傳播的距離的長度。
我們通常會遇到一些其他長度單位,它們都源自米。方便人們測量不同的空間尺度。
對于小尺度空間測量,常用的單位是
毫米(mm)1mm=m=m,10mm=1cm
微米(m)1m=m=m
納米(nm)1nm=m=m
測量大尺度空間的單位是
千米(km)1km=1000m=m,千米也叫公里
一個天文單位表示太陽與地球間的距離。用AU表示。
1AU=m
一光年等于光傳播一年所經(jīng)過的距離。用于宇宙星系尺度空間的計量。
1光年=m
總結(jié)
國際單位中長度的基本計量單位是米?;谶@個測量標(biāo)準(zhǔn),推導(dǎo)出不同空間尺度的長度單位,它們之間的相互換算關(guān)系是物理學(xué)的重要基礎(chǔ)。