Meter - Metre


Из Википедии, свободной энциклопедии

метр
Системный блок Базовый блок С.И.
Единица длина
Условное обозначение м 
Конверсии
1 минута ... ... равно ...
   единицы СИ    Тысяча  мм
0,001  км
   имперская / US единица    ≈  1.0936 YD
 ≈  3.2808 футов
 ≈  39,370 в
   морские единицы    ≈  0,000 539 96 NMI

Метр ( британские орфографии и МБЫ орфография ) или метр ( американское написание ) (от французского блока Mètre , от греческого существительного μέτρον, «мера») является базовым блоком из длины в Международной системе единиц (СИ). СИ единица символ м . Метр определяется как длина пути , проходимого светом в вакууме в 1 / 299 792 458 секунды .

Прибор был первоначально определен в 1793 году в качестве одного из десяти миллионных расстояния от экватора до Северного полюса - в результате на окружность Земли составляет около 40000 км сегодня. В 1799 году она была пересмотрена в плане бара метров прототип (фактический бар используется был изменен в 1889 году). В 1960 году метр был пересмотрен в терминах некоторого числа длин волн определенной линии излучения криптона-86 . В 1983 году был принят в настоящее время определение.

Имперская дюйма определяется как 0,0254 метров (2,54 сантиметра или 25,4 мм). Один метр составляет около 3 3 / 8  дюйма длиннее , чем двор , то есть около 39 3 / 8  дюйма.

орфография

Измеритель является стандартным правописанием метрической единицы длины для почти всех говорящих по -английски стран , за исключением Соединенных Штатов Америки и Филиппин, которые используют метр. Другие германские языки, такие как немецкие, голландские, и скандинавские языки также пишутся слово метра.

Измерительные устройства (такие как амперметр , спидометр ) написано «-метровые» во всех вариантах английского языка. Суффикс «-метровый» имеет то же самое греческое происхождение в качестве единицы длины.

Этимология

В этимологических корни метра можно отнести к греческому глаголу μετρέω (metreo) (для измерения, графа или сравнить) и существительное μέτρον (метрон) (мера), которые были использованы для физического измерения, для поэтического метра и расширением для умеренности или предотвращение экстремизма (как в «измеряются в ответ»). Этот диапазон использования также находится в латинском ( Metior , mensura ), французский ( Метрической , MESURE ), английском и других языках. Девиз ΜΕΤΡΩ ΧΡΩ (CHRO метро) в уплотнении в Международном бюро мер и весов (МБМВ), который был изречение греческий государственный деятель и философ Питтак Митилены и может быть переведено как «Использовать меру!», Таким образом , требует как измерение и умеренности.

История определения

В 1668 английском священнослужителе и философ Джон Уилкинс предложили в эссе десятичной основой единицу длины, то универсальную меру или стандарт , основанную на маятнике с двумя-секундным периодом . Использование маятника секунд , чтобы определить длину была предложена Королевскому обществу в 1660 году Кристофером Реном . Христиан Гюйгенс заметил , что длина будет 38 Rijnland дюймов или 39,26 Английский дюйма ; то есть, 997  мм. Никаких официальных действий не было предпринято в отношении этих предложений.

В 1670 году Габриэль Мутон , епископ Лиона, также предложил универсальный стандарт длины с десятичным умножением и делением, чтобы быть на основе одной минуты угла дуги меридиана Земли или (по окружности Земли не было легко измерить) на маятнике с двумя вторым периодом. В 1675 году итальянский ученый Тито Ливио Burattini в своей работе Misura Универсале , использовал фразу метро cattolico ( «универсальная мера»), производный от греческого μέτρον καθολικόν ( METRON Katholikon ), чтобы обозначить стандартную единицу длины , производный от маятника , В результате Французской революции , то французская академия наук поручена комиссия с определением единой шкалы для всех мер. На 7 октября 1790 года, что комиссия посоветовала принять десятичную систему, а 19 марта 1791 года сообщил о принятии термина Mètre ( «мера»), основной единицей длины, которые они определили как равный одной десятимиллионной миллионной расстояние между Северным полюсом и экватором . В 1793 году французский Национальный конвент принял предложение; это использование прибора на английском языке начало по крайней мере , еще в 1797 году.

Звонница, Дюнкерк -The северный конец дуги меридиана
Крепость Монжуик -The южный конец дуги меридиана
Создание метра сплава в 1874 году в консерватории искусств и ремесел. Present Анри Треск, Джордж Матти, Сент-Клер Девиль и Дебрэ

определение Meridional

В 1791 году Французская академия наук выбрала меридиональной определение по маятниковому определению , потому что сила тяжести слегка изменяется по поверхности Земли, которая влияет на период маятника.

Для того, чтобы создать общепринятую основу для определения метра, необходимы более точные измерения этого меридиана. Французская академия наук по заказу экспедиции во главе с Деламбр и Мешен , длящийся с 1792 по 1799, который пытался точно измерить расстояние между колокольней в Дюнкерке и Монжуик замок в Барселоне , чтобы оценить длину дуги меридиана через Дюнкерк. Эта часть меридиана, предполагается, что такой же длины , как меридиана Париж , должен был служить в качестве основы для длины половины меридиана , соединяющей Северный полюс с экватором. Проблема такого подхода заключается в том , что точная форме Земли не простая математическая форма, такие как сферы или сплющенный сфероид , на уровне точности , требуемый для определения эталона длины. Нерегулярная и конкретная форма Земли сглажены до уровня моря представлена с помощью математической модели , называемого геоидом , что буквально означает «Земля в форме». Несмотря на эти проблемы, в 1793 году Франция приняла это определение метра как его официального единицы длины на основе предварительных результатов этой экспедиции. Однако, это было позже установлено , что первый бар метрового прототипа был короток около 200 микрометров из - за просчет уплощения Земли, что делает прототип около 0,02% короче , чем первоначально планировавшихся определений метра. Независимо от того , этой длина стала французским стандартом и постепенно принята в других странах Европы.

Экспедиция была придуман в Дениса Гедж, Ле Метрической дю Монд . Кен Ольха написал фактически об экспедиции в мерило всех вещей: семь лет одиссеи и скрытые ошибки , которые преобразовали мир .

Международный бар метра прототипа

В 1867 году на вторую генеральной конференции Международной ассоциации геодезии , состоявшейся в Берлине, вопрос о международной стандартной единицы длины обсуждались в целях объединения измерений , выполненных в разных странах , чтобы определить размер и форму Земли. Конференция рекомендовала принять счетчику и создание международной комиссии метр, согласно предложению Иоганна Якоба Байера , Адольфом Hirsch и Карлос Ибаньес е Ибаньес де Иберо .

В 1870 - х годах и в свете современной точности, был проведен ряд международных конференций по разработке новых метрических стандартов. Метрическая конвенция ( Конвенция Метрической ) в 1875 году предусмотрено создание постоянного Международного бюро мер и весов (МБМВ: Международное бюро мер и весов ) , которые будут расположены в Севр , Франция. Эта новая организация должны была построить и сохранить метровый бар прототипа, распространять национальные метрические опытные образцы, а также поддерживать сравнения между ними и неметрическими эталонами. Организация создала такую планку в 1889 году на первой Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ: Conférence женераль де мер и весов ), установление международного прототипа измерителя , как расстояние между двумя линиями на стандартной панели , состоящей из сплава 90% платины и 10% иридия , измеренный в точке плавления льда.

Оригинальный международный прототип метра до сих пор хранится в МБМВ в условиях , указанных в 1889 году.

определение длины волны

В 1893 году стандарт метр впервые был измерен с помощью интерферометра с помощью Майкельсон , изобретатель устройства и защитник использования той или иной длины волны из света в качестве эталона длины. К 1925 году , интерферометрия была в регулярном использовании в МБАХ. Однако Международный прототип метр не оставался стандартом до 1960 года , когда одиннадцатый ГКМВ определил метр в новой Международной системе единиц (СИ) , как равные 1 650 763,73 длинами волн в оранжевом - красная линии излучения в электромагнитном спектре от криптона -86 атома в вакууме .

Скорость света определения

Для того, чтобы еще больше снизить неопределенность, 17 ГК в 1983 году заменили определение метра с его текущим определением, таким образом , фиксируя длину метра в терминах второго и на скорости света :

Метр длина пути , проходимого светом в вакууме в течение временного интервала 1/ 299 792 458 секунды.

Это определение фиксированной скорости света в вакууме ровно 299 792 458 метров в секунду (≈ 300 000  км / с ). Предписанию продукт определения 17 - й CGPM был то, что она позволила ученой сравнить лазеры точно с использованием частоты, в результате чего в длинах волн с одной пятой неопределенность участвует в прямом сравнении длин волн, так как ошибки интерферометра были устранены. Для того, чтобы дополнительно облегчить воспроизводимость от лаборатории к лаборатории, 17 ГК также сделали йод-стабилизированного гелий-неоновый лазер «рекомендуемым радиационным» для реализации метра. Для целей очерчивания метра, МБЫ в настоящее время рассматривает гелий - неоновый лазер длину волны, λ He - Ne , чтобы быть 632,991 212 58  нм с расчетной относительной стандартной неопределенностью ( U ) от 2,1 × 10 -11 . Эта неопределенность в настоящее время одним ограничивающий фактор в лабораторных реализациях метра, и это на несколько порядков беднее , чем у второго, основанных на фонтане цезия атомных часах ( U = 5 × 10 -16 ). Следовательно, реализация счетчика, как правило , очерчены (не определен) сегодня в лабораториях , как 1 579 800 0,762 042 (33) длины волны гелий-неонового лазера света в вакууме, указано ошибка является только то , что определения частоты. Этот кронштейн обозначение , выражающее ошибку объясняется в статье о неопределенности измерения .

Практическая реализация метра подлежит неопределенности при характеристике среды, к различным неопределенностям интерферометрии, и к неопределенности в измерении частоты источника. Обычно используемая среда является воздухом, а Национальный институт стандартов и технологии (NIST) создали онлайн - калькулятор для преобразования длины волн в вакууме длины волн в воздухе. Как описано NIST, в воздухе, неопределенности в характеризующей среду преобладают ошибки при измерении температуры и давления. Ошибки в теоретических формулах , используемых являются вторичными. Осуществляя преломления коррекции индекса , такие как это, приближенная реализация измерителя может быть реализована в воздухе, например, с использованием композиции расходомера , как 1 579 800 0,762 042 (33) длинами волн гелия-неоновым лазером света в вакууме , и преобразование длины волн в вакууме с длинами волн в воздухе. Воздух является единственно возможным средством для использования в реализации измерительного прибора, и любой частичный вакуум может быть использован, или какой - либо инертной атмосфере , как газообразный гелий, при условии , что соответствующие корректировки показателя преломления реализованы.

Метр определяется как длина пути , пройденного светом в данный момент времени и практических измерений длины лабораторных в метрах определяются путем подсчета числа длин волн лазерного света одного из стандартных типов , которые соответствуют в длину, и преобразования выбранного блока от длины волны в метрах. Три основные факторы ограничивают точность достижимый с лазерными интерферометров для измерения длины:

  • неопределенность в вакуумной длине волны источника,
  • неопределенность показателя преломления среды,
  • мере подсчета разрешение интерферометра.

Из них последний свойственен самого интерферометра. Преобразование длины в длинах волн до длины в метрах основывается на соотношении

который преобразует единицу длины волны λ в метрах , используя C , скорость света в вакууме в м / с. Здесь п есть показатель преломления среды , в которой выполняется измерение, и F является измеренная частота источника. Хотя преобразование из длин волн метров вводит дополнительную погрешность в общих длинах из - за ошибки измерения при определении показателя преломления и частот, измерение частоты является одним из наиболее точных измерений доступных.

График

Крупным планом Национальный прототип Meter Bar № 27, сделанное в 1889 году Международным бюро мер и весов (МБМВ) и с учетом в Соединенных Штатах, который служил в качестве стандарта для определения всех единиц длины в США с 1893 по 1960 год
  • 8 май 1790 - The Национальное Собрание французского решает , что длина нового метра будет равна длиной маятника с половинным периодом одной секунды .
  • 30 марта 1791 - Национальное Собрание французского принимает предложение от Французской Академии наук , что новое определение для счетчика равна одного десятимиллионной длины квадранта вдоль Земли меридиана через Париж, то есть расстояние от экватор к северному полюсу вдоль этого квадранта.
  • 1795 - Временное метровый бар изготовлен из латуни . На основе Бесселя эллипсоида и юридически равен 443.44 линий на туазе ей Pérou (стандартная французская единицу длины от 1747 г. ).
  • 10 декабря 1799 - Национальное Собрание Французским определяет планку платинового метра, построенную на 23 июня 1799 и хранившуюся в Национальном архиве , в качестве окончательного стандарта. Юридически равен 443.296 линий на туазе ей Pérou .
  • 28 сентября 1889 - 1 -я Генеральная конференция по мерам и весам (ГК) определяет метр как расстояние между двумя линиями на стандартный бар сплава платины с 10% иридием , измеренным в точке плавления льда.
  • 6 октября 1927 - 7 - я ГКМВ переопределяет метр как расстояние, при 0  ° C (273  K ), между осями двух центральных линий обозначены на прототипе бар платины-иридия, этот бар подвергаясь одной стандартной атмосфере давление и поддерживается на двух цилиндров , по меньшей мере , 10 мм (1 см) в диаметре, симметрично расположенных в одной и той же горизонтальной плоскости , на расстоянии 571 мм (57,1 см) друг от друга.
  • 14 октября 1960 - 11 - я ГКМВ определяет метр как 1 650 763 0,73 длин волн в вакууме от излучения , соответствующего переходу между 2р 10 и 5d 5 квантовых уровней криптона -86 атома .
  • 21 октября 1983 - 17 - ГКМВ определяет метр как длина пути , проходимого светом в вакууме в течение временного интервала 1 / 299 792 458 из в секунду .
  • 2002 - Международный Комитет мер и весов (МКМВ) считает измеритель быть единицей соответствующей длины и , таким образом , рекомендует это определение ограничиваться «длинами л , которые являются достаточно коротким для эффекты , предсказанные ОТО пренебрежимо малым по отношению к неопределенности реализации».
Определения счетчика с 1795
Основа определения Дата Абсолютная
погрешность
Относительная
неопределенность
1 / 10 000 000 часть квадранта вдоль меридиана , измерения по Деламбре и Méchain (443.296 линии) 1795 500-100  мкм 10 -4
Первый прототип Mètre дез Архивы платины бар 1799 50-10  мкм 10 -5
Платина-иридий бар при температуре плавления льда (1 - й ГК ) 1889 0,2-0,1 мкм (200-100 нм) 10 -7
Платина-иридий бар при температуре плавления льда, атмосферного давления, поддерживается два роликов (7 ГК) 1927 не доступно не доступно
Сверхтонкий атомный переход; 1 650 763 0,73 длины волн света от указанного перехода в криптон-86 (11) ГКМВ 1960 4  нм 4 × 10 -9
Длина пути , проходимого светом в вакууме в 1 / 299 792 458 секунды (17 - ГКМВ) 1983 0,1  нм 10 -10

SI приставка формы метра

SI префиксы часто используется для обозначения десятичных кратных и дольных единиц счетчика, как показаны в приведенной ниже таблице. Как указано в таблице, некоторые из них широко используются, в то время как другие нет. Большие расстояния, как правило , выражается в км, астрономических единиц (149,6 г), световых лет (10 мкм) или парсек (31 мкм) , а не в Mm, Gm, Tm, Pm, Em, Zm или Ym; «30 см», «30 м», и «300 м» являются более распространенными , чем «3 дм», «3 плотины», и «3 гм», соответственно.

Термины мкм и (иногда) миллимикрон часто используются вместо микрометра (мкм) и нанометрового (нм), но эта практика официально не рекомендуется.


SI кратны метр (м)
дольных Множественные
Значение символ SI название Значение символ SI название
10 -1 м дм дециметр 10 1 м дамба декаметр
10 -2 м см сантиметр 10 2 м гм гектометр
10 -3 м мм миллиметр 10 3 м км километр
10 -6 м мкм микрометр 10 6 м мм megametre
10 -9 м нм нанометр 10 9 м грамм gigametre
10 -12 м вечера пикометр 10 12 м Tm terametre
10 -15 м фм femtometre 10 15 м Вечера petametre
10 -18 м я attometre 10 18 м Эм exametre
10 -21 м гт zeptometre 10 21 м Zm zettametre
10 -24 м У yoctometre 10 24 м У yottametre
Общие приставочные единицы в смелом лице.

Эквиваленты в других единицах

Метрика единица
выражена в не-СИ единиц
Блок Non-СИ
выражается в метрических единицах
1 метр 1,0936 двор 1 ярд 0,9144 метр
1 метр 39,370 дюймов 1 дюйм 0,0254 метр
1 сантиметр 0,393 70 дюймовый 1 дюйм 2,54 см
1 миллиметр 0,039 370 дюймовый 1 дюйм +25,4 миллиметры
1 метр 1 × 10 10 ангстрем 1 Ангстрем 1 × 10 -10 метр
1 нанометр 10 ангстрем 1 Ангстрем 100 пикометров

В этой таблице, «дюйм» и «двор» означает «международный дюйм» и «международный двор» соответственно, хотя приближенные преобразование в трюме левой колонки для международных и обследования единиц.

«≈» означает «приблизительно равно»;
«≡» означает «равно по определению» или «в точности равно».

Один метр в точности эквивалентно 10 000 / 254  дюймов и 10 000 / 9 144  ярдов.

Простая мнемоническая помощь существует , чтобы помочь с переводом, как три «3» с:

1 метр почти эквивалентен 3 футов - 3 / +8 дюймов. Это дает завышенную 0,125 мм. Однако, практика запоминания таких формул преобразования не поощряется в пользу практики и визуализации метрических единиц.    

Египетский локоть был около 0,5  м (выжившие стержни 523-529  мм). Шотландские и английские определения Ell (два локтя) были 941  мм (0,941  м) и 1143  мм (1,143  м) соответственно. Древний парижский туаз (сажень) была немного короче , чем 2  м и был стандартизирован ровно 2  м в Mesures usuelles системе, таким образом, что 1  м было точно 1 / 2  туаз. России версту был 1.0668  км. Swedish мил был 10,688  км, но был изменен на 10  км , когда Швеция преобразуется в метрических единицах.

Смотрите также

Заметки

Рекомендации