Сравнение длин волн с эталонным метром

J СРАВНЕНИЕ ДЛИН волн с ЭТАЛОННЫМ МЕТРОМ 337 [c.337]

Изучение большого числа линий в спектрах излучения ряда веществ привело к выявлению нескольких спектральных линий, имеющих при определенных условиях очень высокую степень монохроматичности и воспроизводимости средней длины волны. В 1960 г. Генеральная конференция по мерам и весам приняла рещение о замене метра новым эталоном длины. За основу была выбрана оранжевая линия одного из изотопов криптона (Кг ) после тщательного сравнения длины волны этого излучения с длиной метра по определению принято 1 м = 1650763,73 Кг . [c.144]

Установив противоречие между уравнениями преобразования Галилея и экспериментальными постулатами, Эйнштейн проанализировал представление о способах измерения пространства и времени. По отношению к измерению пространства классическая механика пользовалась вполне реальными приемами сравнения измеряемых величин с образцовым эталоном (например, сравнение с эталонным метром или с длиной световой волны), причем возможность однозначных измерений обеспечивалась существованием жестких тел (не изменяемых при определенных условиях температуры и т. д.). [c.455]

В 1953 г. состоялась первая сессия Консультативного комитета по определению метра. Ее рассмотрению были предложены результаты исследований излучений Кг и d в сравнении с длиной волны красной линии естественного d, а также результаты попыток определить воспроизводимость этих длин волн в зависимости от разности хода в интерферометрах. Требования к первичной длине световой волны еще не были четко сформулированы. Достаточно было простоты линии и воспроизводимости длины ее волны с точностью не ниже 2—5- 10 , т. е. с точностью определения длины волны красной линии естественного d. Призванная рассмотреть задачу перехода на новое определение метра с научной точки зрения сессия Консультативного комитета прежде всего поставила вопрос о своевременности этого перехода, а затем уже о формулировании требований к точности воспроизведения нового эталона. В рекомендациях сессии было записано Время пришло положительно рассмотреть новое определение метра, основанное на длине световой волны, с целью одновременно придать эталону единицы длины более высокую точность воспроизведения, универсальность и неизменность , и далее Когда придет время, метр следует определить длиной волны светового излучения, распространяющегося в вакууме при относительном состоянии покоя как наблюдателя, так и излучателя. Это излучение должно быть определено двумя спектральными термами атома, спектр которого не имеет сверхтонкой структуры и термы не подвергаются никаким внешним возмущающим воздействиям . Таким образом, первая сессия Консультативного комитета фактически только сформулировала для метрологов задачи исследования спектральных линий, длина волны которых могла бы быть выбрана в качестве эталонной. Представленные на сессию комитета результаты работ по исследованию излучений изотопов Hg, d и Кг оказались недостаточными. [c.45]

Дробную часть порядка интерференции в каждом отдельном случае можно найти экспериментально — либо по диаметрам колец при интерференции равного наклона, либо по смещениям полос при интерференции равной толщины. Сложнее определить целый порядок. Его можно получить, сосчитав число интерференционных полос при изменении разности хода в интерферометре путем передвижения одного из его зеркал. Передвигать зеркало при изменении разности хода следует так, чтобы оно оставалось строго параллельным своему первоначальному положению — в противном случае может нарушиться юстировка прибора. А это приведет к появлению дополнительной разности хода и, следовательно, к ухудшению видимости интерференционной картины. Избежать нарушения параллельности можно, если весьма точно изготовить механические детали прибора. Однако трудности получения направляющих с высокой степенью прямолинейности для больших раздвижений интерферометра заставляют, даже при наличии фотоэлектронных счетчиков интерференционных полос, отказаться от этого метода при большом числе полос. Метод непосредственного определения числа полос применим лишь для малых разностей хода. Вот почему Майкельсон, пользуясь этим методом при сравнениях с длиной волны красной линии кадмия, мог использовать только длину самого маленького — 0,39 мм — из специально изготовленных им эталонов. К большим же разностям хода Майкельсон переходил, сравнивая длину этого эталона с эталоном удвоенной длины и используя при этом явление интерференции в белом свете. Постепенно удваивая длину эталона, экспериментатор доходил до 10-сантиметрового эталона, длину которого уже сравнивал с длиной прототипа метра. [c.50]

Воспроизведение метра на основе сравнения его с длиной волны света производится посредством криптоновой лампы (рис. 2). Она представляет собой и-образную стеклянную трубку 1, заполненную криптоном-86. Пропуская электрический ток через введенные в трубку электроды 2 и 3, можно вызвать свечение криптона в капилляре 4 с внутренним диаметром 2- -4 мм. Излучение криптона через окошечко 5 в защитном кожухе 6 лампы выводится наружу к компаратору, с помощью которого производится сличение эталонов длины с длиной волны света, В криптоновой лампе используется газ с содержанием Кг не менее 99% прн температуре — 210°С (тройная точка азота). Для поддержания постоянной температуры трубка с криптоном помещается в дьюаровский сосуд 7 с жидким азотом, охлажденным [c.132]

При изучении взаимного расположения материальных точек первостепенное значение имеет определение расстояний между ними с помощью эталона длины. Расстояние между точками будет определяться при этом тем числом, которое показывает, сколько раз эталон длины укладывается на отрезке прямой, соединяющей точки. До 1960 г. за эталон длины принимался метр — длина некоторого сплошного твердого тела, находящегося в стационарных условиях. Согласно единой международной системе СИ, введенной с 1960 г., за эталон длины принят м етр — длина, равная 1 650 763,73 длины волны излучения, соответствующего переходу между уровнями 2рю и 5с з атома криптона-86 (в вакууме). Этот эталон обеспечивает большую точность измерений по сравнению со старым эталоном. [c.9]

И вот в Международном бюро мер и весов и во всех крупнейших национальных метрологических лабораториях в основу конструкции эталона метра были положены газоразрядные лампы с изотопом криптона-86. А для сличения вторичных эталонов (в том числе и платиноиридиевых прототипов метра) со световым метром стали применяться автоматические интерференционные фотоэлектрические компараторы — приборы сравнения. Эти приборы подсчитывают не все количество волн, вмещающихся в метр, а лишь оценивают разницу между длинами измеряемой и заданной. [c.29]

Требования к повышению точности эталона длины (платиноиридиевый прототип метра не может дать точности воспроизведения выше 0,1 - 0,2 мкм), а также целесообразность установления естественного и неразрушимого эталона привели к принятию (1960) в качестве эталона метра длины, равной 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p и 5(15 атома криптона-86 (криптоновый метр). Этот эталон мог воспроизводиться в отдельных метрологических лабораториях, точность его по сравнению с платиноиридиевым прототипом была на порядок выше. [c.41]

Переход на новое определение метра через эталонную длину световой волны дает возможность воспроизведения его с помощью специальных установок в современных метрологических лабораториях и повышает точность по сравнению с предыдущим прототипом (эталоном, выполненным в виде бруска X-образного сечения с нанесенными на нем штрихами) почти на два порядка, т. е. приблизительно в 10 -10 = 100 раз. [c.225]

Применение интерферометра Фабри — Перо для сравнения длин волн. Измерения длин волн в спектрах, полученных с призменными или дифракционными спектрометрами, выполняются путем интерполяции, и длина волны любой линии определяется в зависимости от длин волн известных соседних эталонных линий. Так как с большим спектрографом такое сопоставление можпо сделать с точностью около 1-10 , то необходимо знать относительные длины волн эталонных линий по крайней. мере с такой же точностью Число таких линий также должно быть достаточно велико, чтобы не затруднять интерполяцию. Далее желательно сопоставить д ины волн с длиной л етра. Таким образом, выбор рациональной системы длин волн для спектроскопических целей включает две операции (а) сравнение длины волны выбранной первичной эталонной линии с д.гшной материального эталона метра и (б) сравнение длины волны первичной эталонной линии с длинами волн линий, которые будут служить вторичными эталонными линиями, распределенными по всему спекчру. В 1907 г. в качестве первичного эталона [65 была выбрана красная линия (6438 А) кадмия, возбуждаемая в определенных условиях (06). Измерение длины волны этой линии в долях метра, является метрологическим процессо.м, требующим специальных методов, и оно будет описано в 7.7. Измеренная длина волны, составляющая 6438,4696-10 лг, принята за 6438,4696 Л. Это и есть определение ангстре.ма он отличается от 10 м не больше че.м на 3- Ш V. С эти.м первичным эталоном длин волн чисго оптическим методом сравниваются длины волн всех других линий. Такие измерения составляют важнейшее применение интерферометра Фабри — Перо. [c.311]

Работы Майкельсона, Фабри, Перо, Бенуа и других ученых, посвященные изучению спектров различных элементов и послужившие началом развития новой отрасли науки — спектроскопии, позволили установить и принять в 1905 г. на Международном конгрессе по изучению Солнца, что длины световых волн следует определять путем сравнения их с одной длиной волны, принятой за эталонную и сравненную предварительно с длиной прототипа метра. Эталонная длина волны получила название новой единицы — ангстрема. Конгресс по изучению Солнца принял в качестве эталонной длину волны красной линии кадмия, сравненную Майкельсоном с прототипом метра. После повторного, уточненного, сравнения, проведенного в 1905—1906 гг. Бенуа, Фабри и Перо, ангстрем был определен как - - длин волн красной линии кадмия, где знамена- [c.7]

Как уже было сказано, спектральные линии почти всех естественных элементов, излучаемые существующими источниками монохроматического света, обладают сверхтонкой структурой и достаточно большой щириной. Чем же руководствовались при выборе эталонной длины световой волны Прежде всего, от длины волны, как и от всякого эталона, требуется наивысшая, доступная в данное время точность воспроизводимости ее значения. Если международный прототип метра воспроизводился как штриховая мера с точностью 1 10 , то точность воспроизведения длины волны должна была быть выше, по крайней мере, на один-два порядка. Это было ясно еще в тот период, когда Майкельсон предпринял первые опыты по сравнению длины световой волны с длиной метра, т. е. в 90-е годы прошлого века. Вот почему Майкельсон исследовал чрезвычайно большое число спектральных линий, прежде чем остановился на красной линии естественного кадмия, прослужившей этa /oннoй длиной световой волны более полустолетия. В соответствии с определением длины волны спектральной линии возможность воспроизведения ее значения зависит от формы и строения ее контура. Само собой разумеется, что значительно точнее может быть отмечен максимум узкой, простой, симметричной кривой распределения интенсивности по частотам, чем сложной, асимметричной и широкой. Значит, чтобы значение длины волны воспроизводилось достаточно точно, необходимо отыскать простые линии с симметричным контуром. [c.36]

К моменту принятия нового определения метра, т. е. к 1960 г., во многих странах были уже созданы интерферометры для измерения концевых мер, получившие название интерференционных компараторов. Они предназначены для измерения расстояний непосредственно в длинах световых волн (абсолютным методом) и для точного сравнения длины двух мер (относительным методом). При абсолютном методе измерения длину меры на основании явлений интерференции света сравнивают с длиной световой волны как с эталоном единицы длины. В этом случае длина световой волны представляет собой естественный и неизменный масштаб, аналогичный штриховому эталону при компарировании штриховых мер. [c.77]

Это приводит часто к необходимости получить объемное изображение предмета, которого еще не существует, и. следовательно, нельзя получить голограмму такого предмета ойти-ческими методами. В этом случае голограмма рассчитывается на ЭВМ (цифровая голограмма) и результаты расчета соответствующим образом переносятся на фотопластинку. С полученной таким способом машинной голограммы объемное изображение предмета восстанавливается обычным оптическим способом. Поверхность предмета, полученного по машинной голограмме, используется как эталон, с которым методами голографической интерференции производится сравнение поверхности реального предмета, изготовляемого соответствующими инструментатяи. Голографическая ш1терферо-метрия позволяет произвести сравнение поверхности изготовленного предмета и эталона с чрезвычайно большой точностью до долей длины волны. Это дает возможность изготовлять с такой же большой точностью очень сложные поверхности, которые было бы невозможно изготовить без применения цифровой голографии и методов голографической интерферометрии. Само собой разумеется, что для сравнения эталонной поверхности с изготовляемой не обязательно восстанавливать оптическим способом машинную голограмму. Можно снять голограмму предмета, перевести ее на цифровой язьж ЭВМ и сравнить с цифровой голограммой. Оба эти пути в принципе эквивалентны. [c.259]

Первые опыты по сравнению стержневого эталона метра с длиной световой волны были выполнены Майкельсоном и Бенуа в 1892—1893 гг. Использовался свет красной линии кадмия с /, 644 нм, характеризующийся наибольшей известной тогда длиной когерентности. При этом пришлось нсполь.човать ряд промежуточных эталонов, длина которых определялась расстоянием между двумя зеркалами, укрепленными строго параллельно на массивном мета.адическом основании. [c.253]

Ловторные определения (библиографию см. в [95]) соотношения между длиной волны красной линии кадмия и метром были выполнены в целом ряде лабораторий по стандартизации таким же методом, как и метод Бенуа, Фабри и Перо или в принципе схожим с ним. ][4птересны эксперименты Сирса и Баррелла [96], так как в них сделаны прямые измерения длины волны в вакууме. Они воспользовались только тремя эталонами Фабри — Перо самый большой имел в длину немного больше метра, другие — приблизительно одну треть и одну девятую метра. Разделителями служили цилиндры из инвара с оптически плоскими хромированными торцами, к которым прижимались эталонные пластины. Эти соединения были герметизированы, и эталоны можно было эвакуировать. Было измерено число длин волн, укладывающееся в самом коротком эталоне. Измерения делались методом дробных частей порядка, а для сравнения эталонов друг с другом применялись полосы суперпозиции, описанные в и. 7.6.8. Самый большой эталон имел достаточную длину, чтобы в нем могла поместиться стальная концевая мера номинальной длиной в 1 м. Расстояние в длинах волн менаду полированными торцами концевой меры и отражающими поверхностями эталона определялось путем наблюдения в отраженном свете полос, локализованных в бесконечности. Таким способом была [c.337]

С помощью интерферометра Майкельсона (1852—1931) впервые было проведено систематическое изучение тонкой структуры спектральных линий и выполнено первое прямое сравнение эталонного метра с длиной световой волны. Знаменитый опыт Майкельсона — Морли, целью которого было обнаружение движения Земли относительно эфира (см. 102), был выполнен также с помощью интерферометра Майкельсона. В настоящее время интерферометр Майкельсона устарел. Однако историческое значение указанных выше исследований, в особенности последнего, слишком велико. Поэтому необходимо хотя бы кратко остановиться на описании устройства и работы интерферометра Майкельсона. [c.242]

При сравнении метра с длиной световой волны красной линии кадмия в Международном бюро мер и весов (МБМВ) Фабри и Перо предложили интерферометр, представляющий собой два зеркала, покрытые светоделительными слоями и установленные строго параллельно друг другу на определенном расстоянии, т. е., по существу, воздушную плоскопараллельную пластинку . Эта воздушная плоскопараллельная пластинка названа была ими интерференционным эталоном и известна в курсе физики как интерференционный эталон Фабри и Перо . Это название, конечно, не связано с понятием эталона в метрологическом смысле, оно лишь означает неизменность расстояния между зеркалами. [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...