Definitionen af det kilogram, der var gældende indtil maj 2019, blev vedtaget af den tredje generalkonference om vægte og mål (GCPM) i 1901 og er formuleret som følger:
Et kilogram er en masseenhed svarende til massen af den internationale prototype af kilogrammet.
Kilogrammet forbliver den sidste SI-enhed, der skal defineres baseret på et menneskeskabt objekt. Den XXVI General Conference on Weights and Measures (13. - 16. november 2018) godkendte dog en ny definition af kilogrammet, baseret på fastsættelse af den numeriske værdi af Plancks konstant. Beslutningen træder i kraft den 20. maj 2019. I dette tilfælde, fra et praktisk synspunkt, vil værdien af kilogrammet ikke ændre sig, men den eksisterende "prototype" (standard) vil ikke længere definere kilogrammet, men vil blive en meget nøjagtig vægt med en potentielt målbar fejl.
Kilogram prototype
Kilogrammet og Plancks konstant
Disse to formler, fundet i begyndelsen af det 20. århundrede, etablerer den teoretiske mulighed for at måle masse gennem energien fra individuelle fotoner, men praktiske eksperimenter, der forbinder masse og Plancks konstant, dukkede først op i slutningen af det 20. århundrede.
U 1 I 2 = m g v 1 , (\displaystyle U_(1)I_(2)=mgv_(1),)Hvor U 1 I 2 (\displaystyle U_(1)I_(2))- produktet af den elektriske strøm under balancering af masse og spænding under kalibreringsprocessen - produktet af tyngdeaccelerationen g (\displaystyle g) og spolehastighed v 1 (\displaystyle v_(1)) under skalakalibrering. Hvis g v 1 (\displaystyle gv_(1)) uafhængigt målt med høj nøjagtighed (det praktiske ved eksperimentet kræver også højpræcisionsfrekvensmåling), bestemmer den foregående ligning i det væsentlige kilogrammet afhængigt af værdien af watt (eller omvendt). Indekser U 1 (\displaystyle U_(1)) Og I 2 (\displaystyle I_(2)) introduceret for at vise, at det er virtuel strøm (spændings- og strømmålinger tages på forskellige tidspunkter), hvilket undgår virkningerne af tab (som f.eks. kan være forårsaget af inducerede Foucault-strømme).
Forbindelsen mellem watt og Plancks konstante bruger Josephson-effekten og kvante-Hall-effekten:
Fordi I 2 = U 2 R (\displaystyle I_(2)=(\frac (U_(2))(R))), Hvor R (\displaystyle R)- elektrisk modstand, U 1 I 2 = U 1 U 2 R (\displaystyle U_(1)I_(2)=(\frac (U_(1)U_(2))(R))); Josephson effekt: U (n) = n f (h 2 e) (\displaystyle U(n)=nf\venstre((\frac (h)(2e))\right)); kvante Hall effekt: R (i) = 1 i (h e 2) (\displaystyle R(i)=(\frac (1)(i))\venstre((\frac (h)(e^(2)))\right)),
Hvor n (\displaystyle n) Og i (\displaystyle i)- heltal (det første er forbundet med Shapiro-trinnet, det andet er plateaufyldningsfaktoren for kvante-Hall-effekten), f (\displaystyle f)- frekvens fra Josephson-effekten, e (\displaystyle e)- elektronladning. Efter at have erstattet udtrykkene for U (\displaystyle U) Og R (\displaystyle R) til en formel for potens og kombinere alle heltalskoefficienter til en konstant C (\displaystyle C), viser massen sig at være lineært relateret til Plancks konstant:
m = C f 1 f 2 h g v 1 (\displaystyle m=Cf_(1)f_(2)(\frac (h)(gv_(1)))).Da alle andre størrelser i denne ligning kan bestemmes uafhængigt af masse, kan det tages for at definere masseenheden efter at have fastsat værdien 6,62607015×10−34 for Plancks konstant.
Etymologi og brug
Ordet "kilogram" kommer fra det franske ord " kilogram", som igen blev dannet af de græske ord" χίλιοι » ( chilioi), som betyder "tusind" og " γράμμα » ( grammatik), som betyder "let vægt" Ord " kilogram" nedfældet på fransk i 1795. Den franske stavemåde af ordet blev overført til Storbritannien, hvor det første gang blev brugt i 1797, mens ordet i USA kom til at blive brugt i formen " kilogram", som senere blev populær i Storbritannien, forordningerne om vægte og mål (engelsk. Lov om vægt og mål) forbyder ikke brugen af begge stavemåder i Storbritannien.
I det 19. århundrede blev den franske forkortelse " kilo" blev lånt til engelsk, hvor det kom til at blive brugt til at betegne både kilogram og kilometer.
Massens natur
Et kilogram er en masseenhed, en mængde, der relaterer til folks generelle idé om, hvor tungt noget er. I fysiske termer karakteriserer masse to forskellige egenskaber ved et legeme: gravitationsinteraktion med andre legemer og inerti. Den første egenskab er udtrykt af loven om universel gravitation: gravitationel tiltrækning er direkte proportional med produktet af masser. Inerti afspejles i Newtons første (objekternes hastighed forbliver uændret, indtil de bliver påvirket af en ekstern kraft) og anden lov: -en = F/m; altså en genstand med masse m 1 kg vil accelerere -en med 1 meter i sekundet i sekundet (ca. en tiendedel af gravitationsaccelerationen på grund af Jordens tyngdekraft), når en kraft (eller resultanten af alle kræfter) på 1 newton virker på det objekt. Ifølge moderne begreber er gravitations- og inertimasser ækvivalente.
Da handel og handel sædvanligvis beskæftiger sig med genstande, hvis masse er meget større end et gram, og da en standard af masse lavet af vand ville være ubelejlig at håndtere og vedligeholde, blev det beordret til at finde en måde at praktisk implementere en sådan bestemmelse. I denne henseende blev en midlertidig massestandard lavet i form af en metalgenstand tusind gange tungere end et gram - 1 kg.
Fransk kemiker Louis Lefebvre-Ginot Louis Lefèvre-Gineau) og den italienske naturforsker Giovanni Fabbroni (eng. kilogram des Archives I 1889 blev den internationale definition af kilogram overtaget som massen af den internationale prototype af kilogrammet; denne definition forbliver i kraft indtil maj 2019.
Der blev også lavet kopier af den internationale prototype af kilogrammet: seks (indtil videre) officielle kopier; adskillige arbejdsstandarder, der især bruges til at spore ændringer i massen af prototypen og officielle kopier; og nationale standarder, kalibreret mod arbejdsstandarder. To kopier af den internationale standard blev overført til Rusland, de opbevares på det russiske forskningsinstitut for metrologi. Mendeleev.
I den tid, der er gået siden fremstillingen af den internationale standard, er den flere gange blevet sammenlignet med officielle kopier. Målinger viste en stigning i kopimasse i forhold til standarden med et gennemsnit på 50 μg pr. 100 år. Selvom den absolutte ændring i massen af den internationale standard ikke kan bestemmes ved hjælp af eksisterende målemetoder, skal den bestemt forekomme. For at estimere størrelsen af den absolutte ændring i massen af den internationale prototype af kilogrammet var det nødvendigt at bygge modeller, der tog hensyn til resultaterne af sammenligninger af massen af selve prototypen, dens officielle kopier og arbejdsstandarder (selvom normalt standarderne involveret i sammenligningen var sædvanligvis forvasket og rengjort, men ikke altid), hvilket yderligere komplicerede manglen på fuldstændig forståelse af årsagerne til masseændringer. Dette førte til en forståelse af behovet for at gå væk fra at definere kilogrammet ud fra materielle objekter.
I 2011 vedtog den XXIV generalkonference om vægte og mål en resolution, der foreslog, at en fremtidig revision af det internationale system af enheder (SI) fortsætter med at omdefinere basisenheder, så de ikke er baseret på menneskeskabte artefakter, men på grundlæggende fysiske konstanter eller egenskaber ved atomer. Det blev især foreslået, at "kilogrammet forbliver en masseenhed, men dets værdi vil blive fastsat ved at fastsætte den numeriske værdi af Plancks konstant nøjagtigt lig med 6,626 06X⋅10 −34, når det udtrykkes i SI-enheden m 2 kg s −1, som er lig med J With". Resolutionen bemærker, at umiddelbart efter den foreslåede omdefinering af kilogrammet vil massen af dens internationale prototype være lig med 1 kg, men denne værdi vil få en fejl og vil efterfølgende blive bestemt eksperimentelt. Denne definition af kilogram blev mulig takket være fysikkens fremskridt i det 20. århundrede.
I 2014 blev der udført en ekstraordinær sammenligning af masserne af den internationale prototype af kilogrammet, dets officielle kopier og arbejdsstandarder; resultaterne af denne sammenligning er grundlaget for de anbefalede værdier af 2014 og 2017 CODATA fundamentale konstanter, som den nye definition af kilogrammet er baseret på.
Beslutningen træder i kraft på World Metrology Day den 20. maj 2019.
Interessant nok er massen af 1 m³ destilleret vand ved 4 °C og atmosfærisk tryk, taget som nøjagtigt 1000 kg i den historiske definition af 1799, og ifølge den moderne definition er cirka 1000,0 kg.
Multipler og submultipler
Af historiske årsager indeholder navnet "kilogram" allerede decimalpræfikset "kilo", så multipla og submultipler dannes ved at knytte standard SI-præfikser til navnet eller betegnelsen for måleenheden "gram" (som i SI-systemet er sig selv et submultiplum: 1 g = 10 − 3 kg).
Den ældste materialeenhed i dag er massestandarden. Den internationale definition af det ideelle kilogram har ikke ændret sig siden 1875. Et kilogram blev defineret som vægten af en kubikdecimeter vand ved dens højeste tæthed, ved en temperatur på 4 grader. I Rusland opbevares en kopi af det ideelle kilogram på St. Petersburg Research Institute of Metroology opkaldt efter. D.I. Mendeleeva.
En kubikdecimeter vand fra den parisiske flod Seinen blev udødeliggjort i en platin-iridium-prototype. Ren platin oxiderer ikke og har større densitet og hårdhed. Men platin er ikke et ideelt metal, det reagerer for følsomt på temperaturændringer. Problemet blev løst ved at tilsætte iridium. 90% platin og 10% iridium blev det perfekte materiale til opbevaring af vægte i det 19. århundrede. Mærkeligt nok fungerer denne prototype stadig som en universel vægtstandard. Selvom dens nøjagtighed ikke er så høj som andre mere moderne standarder. Hvis tidsenheden gengives med en fejl på flere enheder af det 16. ciffer, så f.eks. mængder som elektrisk, det samme kilogram, de samme termiske mængder, er dette noget i retning af det niende, ottende ciffer. Det vil sige, at forskellen er 6-7 størrelsesordener, det vil sige titusinder af gange. Kilogrammet er den mest problematiske standard i verden. På trods af omhyggelig opbevaring ændrer den kraftige kettlebell sig gradvist i vægt.
I løbet af de seneste 100 år, i forhold til den internationale standard, den internationale prototype, som er opbevaret i Paris, er den russiske kilogram standard ændret til 30 mikrogram. Fordampning og mekanisk slid opstår fra overfladen af metallet atomer af oxygen, brint og tungmetaller aflejres på metallet. Så længe vi bruger denne prototype, kan dette ikke undgås. Hvad er konsekvenserne af en afvigelse fra vægtstandarden på 30 mikrogram? Hvad er et mikrogram? Tusindedel af et milligram eller milliontedel af et gram? 500 mikrogram almindelige æbler er 1 kubikmillimeter.
Opslået på ref.rf
I husholdningshandelssektoren vil ingen bemærke sådanne ændringer. En anden ting er lægemidler. Hvis der er en fejl i fremstillingen af et lægemiddel med et milligram, kan konsekvenserne være meget tragiske. Forskere over hele verden arbejder på at skabe en opdateret standard for masse - en kugle af ultrarent silicium. Silicium har et ideelt krystalgitter. Ved hjælp af kraftmikroskoper vil metrologer bestemme det nøjagtige antal atomer i et kilogram silicium.
Tidsstandarder.
Allerede nu står moderne mennesker hvert minut over for driften af de mest komplekse metrologiske enheder, uden selv at vide det. For eksempel mobilkommunikation, mobiltelefon. . Hvem har nogensinde undret sig over, hvorfor det virker? Jeg trykkede på knappen - det virker. For at mobilkommunikation skal fungere, skal disse cellestationer, disse tårne, som folk stadig ser, være strengt synkroniseret med hinanden, det vil sige forbundet i tid. Og denne timing for at sikre funktionaliteten af mobilkommunikation er i milliontedele af et sekund.
Folk målte tiden ved himmellegemernes revolutioner indtil midten af det 20. århundrede. Men denne metode viste sig at være langt fra ideel. Jorden er langsomt ved at bremse i sin rotation. Desuden roterer den ikke helt jævnt. Det vil sige groft sagt nogle gange hurtigere, nogle gange langsommere. Metrologi stod over for spørgsmålet: hvordan beregner og gemmer man et nøjagtigt tidsinterval? I 1967 blev der skabt en ny standard.
Dette er 9 milliarder 192 millioner 631 tusind 770 perioder med stråling af cæsium 133-atomet i grundtilstanden. Når så mange perioder med stråling tælles, er dette et sekund. Og der er enheder, specifikke enheder, fysiske installationer, der implementerer dette. Hvorfor cæsium? Det er den mest ufølsomme over for ydre påvirkninger. I Rusland er den vigtigste tidsstandard gemt i Moskvas forskningsinstitut for fysiske, tekniske og radiotekniske målinger. Et meget komplekst sæt enheder - holdere af både frekvens- og tidsskalaer - er ansvarlige for at bestemme det nøjagtige tidspunkt. Den russiske tidsstandard er en af de bedste verdensstandarder. Dens relative fejl er ikke mere end 1 sekund på en halv million år.
Kun opfindelsen af atomurets tidsstandarder gjorde det muligt at skabe de mest komplekse navigationssystemer: GPS og Glonass. For at bevægelse på vejen skal være bekvem, skal systemet bestemme bilens position inden for en meter. En meter for en satellit er 3 milliardtedele af et sekund. Oplysninger om køretøjets bevægelser bliver opdateret med en så utrolig hastighed. Ved hjælp af satellitsignaler udveksler metrologer over hele verden data om det nøjagtige tidspunkt. Installationerne registrerer forskellen i laboratoriernes og satellittens uraflæsninger. Dernæst sammenlignes dataene fra alle laboratorier ved hjælp af et særligt program. Resultatet er synkroniseret international atomtid. Satellitkomplekset i nærheden af Moskva transmitterer data ud i rummet med en fejl på kun et nanosekund, det vil sige en milliardtedel af et normalt sekund.
’’Tidsvogtere’. Uanset hvor mystisk disse specialisters stilling kan lyde, så ser atomurene på Institut for Radiotekniske Målinger, hvormed hele landet kontrollerer deres hænder, ikke fantastiske ud. Selvom de opererer her i nano- og pico-sekunder, kan en person ikke føle en sådan præcision.
"Når de taler om det nøjagtige klokkeslæt, så hører folk for det meste på hverdagsniveau sendesignaler for at kontrollere klokkeslættet i radioen, "pi, pi, pi," dette er det nøjagtige tidspunkt. Faktisk er denne gang fra vores klokketårn ikke særlig nøjagtig, meget beskeden nøjagtighed. Den nationale tidsskala er den, vi skaber her. Fejlen pr. dag er cirka et par hundrede milliarddele af et sekund pr. dag. Det tager millioner af år for et atomur at bevæge sig fremad eller falde et sekund bagud. De vigtigste forbrugere af referencetid er mobilkommunikation og navigation.
"Moderne radionavigationssystemer bruger elektromagnetiske signaler, der rejser med lysets hastighed." På en milliardtedel af et sekund rejser lyset 30 centimeter. Hvis vi vil bruge GLONASS til at bestemme vores placering med målerens nøjagtighed, betyder det, at hele systemet skal fungere med en fejl på en til to milliardtedele af et sekund. GPS, GLONASS - et system af satellitter, der er designet til nøjagtigt at bestemme geografiske koordinater og nøjagtig tid. GPS, ellers kaldet NAVSTAR, er en amerikansk konstellation af satellitter, GLONASS er russisk.
Atomtid er lige så gammel som astronautik. Et halvt århundrede. Kvantefysikkens hurtige udvikling førte til fremkomsten af det første atomur i midten af det 20. århundrede, og den internationale komité for vægte og mål besluttede at skifte til atomstandarden. Den moderne tidsstandard er en cæsiumfrekvensreference. Enheden er bag glas, du kan ikke komme ind i rummet, fordi... Enheden har "drivhusforhold", de er skabt specifikt, så omverdenen ikke forstyrrer arbejdet. Og hvis vi taler om nøjagtighed, så er dette en ti-milliontedel af en milliardtedel af et sekund. Det er svært at udtale og forstå. Det ser ud til, at hvad ellers i naturen skulle være mere præcist? Det viser sig, måske neutronstjerner. Pulsarer eller neutronstjerner er, hvad stjerner bliver til, når de dør. Οʜᴎ eksplodere, snurre hurtigt. En bold vises med en jernskal og en enorm tiltrækningskraft, der udsender bølger med streng periodicitet. "Det elektriske felt trækker elektroner ud direkte fra stjernens overflade, og det er jern, de flyver, accelererer, og i deres bevægelsesretning udsender de forskellige bølger." Pulsarer blev opdaget af engelske astronomer i 1967. Oplysningerne var hemmelige i lang tid. De troede, det var et signal fra udenjordiske civilisationer. Naturlige genstande kan jo ikke producere radiosignaler med en sådan frekvens. De hentede endda kryptografer ind. Hypotesen om udbruddenes kunstige oprindelse blev dog ikke bekræftet. "Hvis vi ønskede at komme i kontakt med nogen," siger Mikhail Popov, "kan vi sende kaldesignaler, de bærer ingen information, impulser, der ikke bør dannes i livet. Indtil pulsarer blev opdaget, troede de det. Ideen om at bruge pulsarer til at synkronisere jordure blev foreslået af russiske videnskabsmænd. Nøjagtigheden af stjerneimpulser overstiger atomstandarden med flere størrelsesordener. Det viser sig, at universet snart vil besvare spørgsmålet: "Hvad er klokken?"
Reference- er et mål eller et måleapparat, der bruges til at gengive, lagre og transmittere enheder af enhver mængde. Standarden, der er godkendt som referencestandard for landet, kaldes statsstandarden.
Kort historisk baggrund
En person har brug for at beskrive virkeligheden omkring ham, og på en sådan måde, at andre mennesker forstår ham. Det er af denne grund, at alle civilisationer skabte deres egne målesystemer.
Det moderne målesystem stammer fra det 18. århundrede i Frankrig. Det var dengang, at en kommission af berømte videnskabsmænd foreslog deres eget decimale metriske system af foranstaltninger. Oprindeligt omfattede det metriske system meter, kvadratmeter, kubikmeter og kilogram (masse af 1 kubikdecimeter vand ved 4 °C), kapacitet - liter, det vil sige 1 kubikmeter. decimeter, landareal - er (100 kvadratmeter) og ton (1000 kg).
I 1875 blev den metriske konvention underskrevet, hvis formål var at sikre international enhed af det metriske system. På basis af dette metriske system opstod deres egne systemer og enheder, som ikke korrelerede godt med hinanden, så i 1960 blev det internationale system af enheder SI (SI) vedtaget. SI'en bruger flere grundlæggende måleenheder: meter, kilogram, ampere, kelvin, candela, muldvarp, samt yderligere enheder til måling af vinkler - radianer og steradianer.
Massestandard
For at holde målefejlen på et minimum skaber forskerne store og vanskelige at bruge komplekser. Massestandarden forbliver dog uændret - det er en platin-iridiumvægt lavet i 1889. Der blev produceret i alt 42 standarder, hvoraf to gik til Rusland.
Kilogramstandarden opbevares i St. Petersborg, hos VNIIM opkaldt efter. D.M. Mendeleev (det var ham, der indledte Ruslands vedtagelse af det franske metriske system). Standarden står på et kvartsstativ, under to glasdæksler (for at forhindre støv i at trænge ind), inde i et pengeskab af stål. Referenceskalaerne, som er en del af standarden, står på et særligt fundament. Denne struktur vejer 700 tons og er ikke forbundet med bygningens vægge, så vibrationer ikke forvrænger målingerne.
Temperatur og luftfugtighed holdes på et konstant niveau, og alle operationer udføres ved hjælp af manipulatorer for at eliminere indflydelsen af kropstemperatur og tilfældige støvpartikler, når der bruges menneskelig arbejdskraft. Fejlen i den russiske massestandard overstiger ikke 0,002 mg.
Essensen af måleoperationen forbliver den samme og kommer ned til at sammenligne to masser ved vejning. Ultrafølsomme vægte er blevet opfundet, vejningsnøjagtigheden er stigende, takket være hvilke nye videnskabelige opdagelser dukker op, men stadig er massestandarden en kilde til hovedpine for metrologer rundt om i verden.
Kilogrammet er på ingen måde forbundet med fysiske konstanter eller med nogen naturfænomener. Derfor er standarden beskyttet mere omhyggeligt end øjets æble - bogstaveligt talt tillader de ikke et støvkorn at lande på det, fordi et støvkorn allerede er flere divisioner i en følsom skala.
Den internationale prototype af standarden tages ud af lageret ikke mere end en gang hvert femtende år, den russiske - en gang hvert femte år. Alt arbejde udføres med sekundære standarder (kun de kan sammenlignes med den vigtigste fra den sekundære standard, masseværdien overføres til arbejdsstandarderne og fra dem til standardvægtene).
Årene går, og standardkilogrammet bliver tyndere eller federe. Det er grundlæggende umuligt at afgøre, hvad der præcist sker med det - ensartetheden af alle massestandarder er en bjørnetjeneste her. Derfor søger mange metrologilaboratorier rundt om i verden intensivt efter nye måder at skabe og bestemme kilogramstandarden på.
For eksempel er der en idé at binde det til volt og ohm, måleenheder for elektriske størrelser, og veje det ved hjælp af en standard strømenhed - en ampereskala. Teoretisk kan man forestille sig kilogramstandarden i form af en ideel krystal, der indeholder et kendt antal atomer af et bestemt kemisk grundstof (mere præcist en af dets isotoper). Men metoder til dyrkning af sådanne krystaller er endnu ikke kendt.
Federal Agency for Education
Statens uddannelsesinstitution for videregående faglig uddannelse
SIBERISK FODERAL UNIVERSITET
POLYTEKNISK INSTITUTT
Institut for Instrumentteknik og Telekommunikation
ABSTRAKT
STANDARD FOR LÆNGDE OG VÆGT
Fuldført:
st gr. R 54-2
A. E. Shamova
Tjekket:
lærer
Krasnoyarsk 2007
Standard er et måleinstrument (et sæt måleinstrumenter) designet til at reproducere og lagre en mængdeenhed og overføre dens størrelse til andre, mindre nøjagtige, måleinstrumenter.
Internationale standarder opbevares hos International Bureau of Weights and Measures, som ligger i Sèvres, en forstad til Paris. I overensstemmelse med internationale aftaler, med deres hjælp, udføres jævnligt sammenligninger af nationale standarder fra forskellige lande, herunder gensidige sammenligninger af nationale standarder. For eksempel sammenlignes nationale meter- og kilogramstandarder en gang hvert 20.-25. år, og volt- og ohm-standarder - en gang hvert tredje år.
Standard længdeenhed.
I 1971 vedtog den franske nationalforsamling længden af ti milliontedele af en kvart bue af den parisiske meridian som længdeenheden, meteren. På det tidspunkt i Frankrig blev toise brugt som en længdeenhed. Forholdet mellem meter og toise viste sig at være ens 1 m = 0,513074 toise.
Men allerede i 1837 konstaterede franske videnskabsmænd, at en fjerdedel af meridianen ikke indeholder 10 millioner, men 10 millioner 856 m. Omkring samme tidsrum blev det tydeligt, at jordens form og størrelse ændrer sig over tid. Derfor blev der i 1872 på initiativ af Sankt Petersborgs Videnskabsakademi oprettet en international kommission, som besluttede ikke at oprette opdaterede meterstandarder, men at acceptere meteren fra Archive of France som den oprindelige længdeenhed.
I 1889 blev der fremstillet 31 meter standarder i form af en platin-iridium stang med et X-formet tværsnit, hvilket som følger af overvejelse Ris. 1 passer ind i en firkant.
Linjalens længde er 102 cm. Tre slag påføres på hver af dens ender i en afstand af 0,5 mm fra hinanden. Afstanden mellem de midterste slag er således 1 m.
Fejlen af platin-iridium linjemålere er. Allerede i begyndelsen af det 20. århundrede. denne fejl viste sig at være ret stor og opfyldte ikke kravene til længdemålinger.
I 1960 vedtog XI General Conference on Weights and Measures en ny definition af måleren: meter er en længde lig med 1650763,73
bølgelængde i vakuum af stråling svarende til overgangen mellem niveauer 
Og 
atom af krypton-86.
Kryptonmålerstandarden består af en gasudladningslampe fyldt med krypton-86 placeret i en Dewar-kolbe indeholdende flydende nitrogen ( Ris. 2). Når en elektrisk spænding på +1500 påføres i lampen, dannes en glød af exciterede krypton-86-atomer. Kapillæren, hvori gløden opstår (med en indre diameter på ca. 3 mm) har en optisk udgang til en automatisk interferens fotoelektrisk komparator. Ved hjælp af en interferenskomparator bestemmes afstanden mellem linjerne, hvilket gør det muligt at finde antallet af bølgelængder, der passer mellem linealens midterlinjer ( Ris. 1). Faktisk bestemmes ikke hele antallet af bølgelængder, der "passer" i en meter, men forskellen mellem den målte længde og referencelængden gengivet af gasudladningslampen estimeres. Glødens bølgelængde og energiegenskaber måles ved hjælp af spektrointerferometre.
Fejlen ved gengivelse af måleren, estimeret ved standardafvigelsen af måleresultatet, ved brug af denne standard faldt signifikant sammenlignet med fejlen i målerens platin-iridium prototype og beløb sig til 
.
Ny målerstandard.
Forøgelse af nøjagtigheden af længdestandarden blev mulig med muligheden for at udvide absolutte frekvensmålinger (i radiofrekvensspektret af svingninger) til det optiske område og udviklingen af meget stabile lasere, hvilket gjorde det muligt at klarlægge værdien af hastigheden af lys. I 1983 vedtog XVII General Conference on Weights and Measures en ny definition af måleren: "En meter er længden af den sti, som lyset tilbagelægger i et vakuum på 1/299.792.458 af et sekund (præcis)." Denne definition af måleren er fundamentalt forskellig fra definitionen fra 1960: "krypton" måleren var ikke direkte relateret til tid, den nye måler er baseret på standardenheden for tid - den anden og den kendte værdi af lysets hastighed.
I mange år fremover vil metrologi og teknologi bruge lyshastighedsværdien fastsat af XVII General Conference on Weights and Measures.
I øjeblikket, for at sikre en høj grad af stabilisering af den vigtigste parameter for laserstråling - frekvens, anvendes helium-neon-lasere ved strålingsbølgelængden i vid udstrækning 
µm (infrarødt område af spektret) og 
µm (synligt område af spektret), henholdsvis stabiliseret ved mættet absorption i metan ( Ikke-Ne/CH 4
) og molekylært jod ( Ikke-Nej/I 2
).
Lasere baseret på ( Ikke-Ne/CH 4 ) med hensyn til frekvensreproducerbarhed ligger de tæt på cæsiumstandarden, som er grundlaget for tids- og frekvensstandarden. Fungerer i det synlige område af spektret Ikke-Nej/I 2 Laseren gør det muligt at realisere en ny definition af måleren gennem lysets udbredelseshastighed i et vakuum. Tilstedeværelsen af stråling ved to bølgelængder (µm og µm) gør det muligt at sikre høj nøjagtighed af målinger ved hjælp af et interferometer. Den anden er gengivet ved hjælp af cæsium frekvensstandarder i mikrobølgeområdet af elektromagnetiske svingninger, og den nye måler gengives i det optiske frekvensområde, det vil sige flere størrelsesordener højere end de frekvenser, der anvendes i tids- og frekvensstandarden. Der er således behov for en "bro" for at transmittere referencefrekvensen for cæsiumstandarden til den optiske del af området.
Et sæt udstyr til at "overføre" frekvensmålinger i en "radiofrekvens"-tidsstandard til måling af frekvensen af meget stabile lasere (i det optiske område) blev kaldt en radiooptisk frekvensbro (ROFB). ROFM gjorde det muligt at opnå den højeste nøjagtighed ved måling af lysets hastighed i et vakuum og betragte det som en grundlæggende fysisk konstant, og var grundlaget for skabelsen af en enkelt standard for frekvens - tid - længde. Denne standard omfatter en tids- og frekvensstandard, RFCM udstyr, samt en ny målerstandard, bl.a Ne-Ne lasere, bølgelængde sammenligning interferometer Ikke-Ne/CH 4
lasere og Ikke-Nej/I 2
lasere, et interferometer, der direkte danner en længdeenhed - en meter. Denne standard har en gengivelsesfejl i form af en standardafvigelse af måleresultatet på ca 
, overstiger den systematiske komponent ikke 
, dvs. mere end tre størrelsesordener mindre end fejlen i målerens gengivelse ved brug af en "krypton"-måler.
Standard masseenhed.
Den internationale prototype af kilogrammet blev godkendt på den første generalkonference om vægte og mål i 1889 som en prototype på en masseenhed, selvom der på det tidspunkt ikke var nogen klar skelnen mellem begreberne masse og vægt, og derfor massestandarden blev ofte kaldt vægtstandarden.
Standarden inkluderer:
En kopi af den internationale prototype af kilogrammet (nr. 12), som er en platin-iridiumvægt i form af en lige cylinder med afrundede ribber med en diameter og højde på 39 mm. Prototypen på kilogrammet er lagret hos VNIIM opkaldt efter. D.I. Mendeleev (St. Petersburg) på et kvartsstativ under to glaslåger i et pengeskab af stål. Standarden opbevares, mens lufttemperaturen holdes inden for (20±3)°C og relativ luftfugtighed 65%. For at bevare standarden sammenlignes to sekundære standarder med den hvert 10. år. De bruges til yderligere at formidle størrelsen af et kilogram;
Ligearmede prismatiske vægte til 1 kg nr. 1 med fjernbetjening (for at eliminere operatørens indflydelse på omgivelsestemperaturen), fremstillet af Ruprecht, og ligearmede moderne vægte til 1 kg nr. 2, fremstillet hos VNIIM . D. I. Mendeleev. Skala nr. 1 og nr. 2 tjener til at overføre størrelsen af en masseenhed fra prototype nr. 12 til sekundære standarder.
På Ris. 3 Kilogramstandarden i sin moderne form er vist. Til højre i figuren er vist en dobbeltkredsløbsglasbeskyttelse sammen med prototypen på kilogram nr. 12.
Fejlen ved gengivelse af et kilogram, udtrykt ved standardafvigelsen af måleresultatet, er 
.
Mere end 100 år er gået siden prototyperne på kilogrammet blev skabt. I den seneste periode er nationale standarder med jævne mellemrum blevet sammenlignet med den internationale standard. I Bord 1 Resultaterne af kun to sammenligninger (de fandt også sted efter 1954) af kilogram standarder er præsenteret.
tabel 1
Ny kilogram standard
Det blev for nylig opdaget, at Paris kilogram-standarden ikke er helt nøjagtig. Løs dette problem, dvs. Et program, der involverer forskere fra otte lande, vil hjælpe med at skabe en ny massestandard. De første 140 gram af stoffet til den nye standard findes allerede. Dette er ultrarent silicium, bestående af 99,99% af silicium-28 isotopen.
Om tre år vil der allerede være 5 kg sådan silicium. Dette er nok til at lave en kugle på et kilo, hvor antallet af silicium-28 atomer vil være præcist kendt. Og så vil den antediluvianske vægt i det parisiske kammer for vægte og mål blive erstattet af en standard, hvori ikke kun massen, men også antallet af atomer vil blive bestemt med den største nøjagtighed for nutidens verdensvidenskab.
Forskere, og især fysikere, har længe drømt om at opnå en ny, virkelig nøjagtig massestandard. Noget af arbejdet er afsluttet, men der er stadig et kæmpe arbejde forude. Faktum er, at de i mikroelektronik for det meste har lært at producere kemisk rent silicium. Men naturligt silicium består af tre isotoper med naturligt forskellige masser af atomer - 28 (92%), 29 (5%) og 30 (3%) kulstofenheder. Og til massestandarden er der kun behov for identiske atomer. Først efter at have opnået isotopisk rent silicium i Rusland vil de lave en ideel glat bold i Australien. Og så vil bolden blive tjekket længe og omhyggeligt i Tyskland og Frankrig. Således bliver det for første gang muligt at klarlægge en af de mest fundamentale kemiske størrelser - Avogadros tal.
Kilogrammet er defineret som massen af det internationale standardkilogram, der opbevares af International Bureau of Weights and Measures, som er en cylinder med en diameter og højde på 39 mm lavet af en platin-iridium-legering (90% platin, 10% iridium) . I første omgang, i 1793, foreslog kemikeren Antoine Lavoisier og krystallografen Rene Juste Ailly den franske kommission for vægte og mål at bruge et gram som en masseenhed - massen af en kubikcentimeter rent vand ved isens smeltepunkt. For at lette praktisk brug producerede den allerede nævnte Lenoir en standard kobbervægt, der vejede 1000 gram. Siden 1795 blev den nye masseenhed kaldt kilogram. Fire år senere blev fysiker Louis Lefebvre-Guignots forslag om at veje vand ved temperaturen af dets maksimale tæthed (4°C) accepteret. Den nye kilogram standard blev lavet af platin og deponeret i republikkens arkiv. Der blev også lavet flere kopier af det til brug som prøver ved fremstilling af lodder. Målinger foretaget i 1800-tallet viste dog, at massen af 1 dm 3 vand er 0,028 g mindre end massen af arkivstandarden. For at forhindre uoverensstemmelser i fremtiden besluttede den internationale kommission for standarder for det metriske system i 1872 at vedtage massen af prototypen, arkivkilogrammet, som en masseenhed.
I 1880 blev den internationale standard for kilogram fra en legering bestående af platin og iridium frigivet, og fire af de seks nuværende officielle kopier af denne standard blev lavet på samme tid.
Alle er nu opbevaret under to forseglede glasdæksler i et pengeskab placeret i kælderen af International Bureau of Weights and Measures (BIPM) i Sèvres nær Paris. I 1889 vedtog den 1. generalkonference om vægte og mål definitionen af kilogram som lig med den internationale standardmasse. Denne definition er gyldig i vores tid Til information - det internationale bureau for vægte og mål, BIPM (French Bureau International des Poids et Mesures, BIMP) er en permanent international organisation med hovedkvarter beliggende i byen Sèvres (en forstad til Paris, Frankrig). Etableret i 1875, sammen med underskrivelsen af meterkonventionen. Præsidiets hovedopgave er at sikre eksistensen af et samlet målesystem i alle lande, der deltager i denne konvention. BIPM opbevarer internationale standarder for basisenheder og udfører internationalt metrologisk arbejde relateret til udvikling og opbevaring af internationale standarder og sammenligning af nationale standarder med internationale standarder og indbyrdes.
En kopi af den internationale standard opbevares også i Den Russiske Føderation, på All-Russian Research Institute of Metrology opkaldt efter. Mendeleev. Cirka én gang hvert 10. år sammenlignes nationale standarder med internationale standarder. Disse sammenligninger indikerer, at de nationale standarder er nøjagtige til ca. 2 μg. Da de opbevares under samme forhold, er der ingen grund til at tro, at den internationale standard er mere nøjagtig. Af forskellige årsager mister den internationale standard over hundrede år 0,00000003. del af sin masse. Men per definition er massen af den internationale standard nøjagtigt lig med et kilogram. Derfor fører enhver ændring i standardens faktiske masse til en ændring i kilogrammets værdi. 
Kilogrammet er en af de syv grundmængder i det internationale system af SI-enheder. Resten - meter, sekund, ampere, kelvin, muldvarp og candela - er ikke bundet til specifikke materialemedier. Platin-iridium-målerens standard blev annulleret i 1960. Den eneste tilbageværende "mekaniske" standard er kilogrammet. Men selv massen af den vigtigste internationale standard ændrer sig over tid - nu menes det, at den har "tabt sig" med 50 mikrogram på grund af mikrooverførsel af stoffet til overfladen af stativet under opbevaring, såvel som til overfladen af de greb, som den bevæges med under sammenligning med nationale standarder.
Alt dette kan forvrænge resultaterne af ultrapræcise videnskabelige beregninger, så videnskabsmænd tænker på behovet for at omdefinere kilogrammet. I 1975 foreslog Dr. Brian Kibble fra Storbritanniens National Physical Laboratory (NPL) ideen om såkaldte wattbalancer. Denne enhed gør det muligt at forbinde enheder med elektrisk og mekanisk kraft. "Denne forbindelse er grundlaget for metrologi," forklarer den førende forsker ved All-Russian Research Institute of Metrology. D. I. Mendeleev Edmund French. - Vægten består af to spoler, der interagerer med hinanden, når der løber en elektrisk strøm. I modsætning til strømbalancer anvendes yderligere kalibrering her, når spolen bevæger sig med en kendt hastighed i et referencemagnetfelt. På grund af dette er det muligt væsentligt at reducere fejlen ved måling af interaktionskraften på grund af spolens geometri. Således er det muligt at udtrykke kilogrammet i form af elektriske enheder målt på grundlag af kvanteeffekter, det vil sige gennem fundamentale konstanter - dette vil give os mulighed for at slippe af med den "mekaniske" standard. Hidtil er der implementeret arbejdswatt-skalaer i USA ved NIST og ved NPL, men i øjeblikket er den mindste fejl i deres målinger 3,6 × 10 –8, hvilket er mindst to gange værre, end hvad der er nødvendigt for standarden. ”
En anden måde at omdefinere kilogrammet på blev foreslået af en gruppe videnskabsmænd fra Tyskland, Australien, Italien og Japan, ledet af forskere fra det fysiske tekniske institut i Tyskland. De har til hensigt at bruge "Avogadro-metoden", det vil sige definere et kilogram som det n'te antal atomer. "De største vanskeligheder ved denne metode er, at du skal bygge et ideelt krystalgitter," siger Edmund French, "uden en enkelt defekt, og desuden fra en isotop - silicium-28. Den relative fejl ved denne metode er stadig for høj - 3,1×10 –7. Forresten var der en anden retning, der blev udviklet her på VNIIM og i Japan - metoden til at levitere superledende masse, som gav en nøjagtighed i størrelsesordenen 4 × 10 -6. Men af forskellige årsager blev undersøgelserne ikke afsluttet i nogen af landene.”
Så kilogrammet forbliver den sidste rent mekaniske standard for nu.
Til din orientering er den tilladte absolutte fejl på en udbredt vægt på 1 kg 0,5 gram.
Baseret på materialer fra webstederne: www.omedb.ru; www.russianamerica.com; wikipedia.org.