La Unidad de metro, m (mita)

La unidad de longitud del SI, el metro (m), toma su nombre de los sustantivos griegos y franceses para «medir».

El metro, junto con el kilogramo, fue una de las primeras unidades del sistema métrico. Se definió originalmente (en 1793, en la época de la Revolución Francesa) como una diez millonésima parte de la distancia en la tierra de la línea meridiana que va desde el polo norte, a través de París, hasta el ecuador. Para un uso práctico, se fundieron una serie de barras métricas de platino e iridio.

La definición actual del metro data de 1983, y fija el metro en términos del segundo y de la velocidad de la luz. En la práctica, el medidor se realiza midiendo la frecuencia o la longitud de onda de vacío de tipos específicos de láseres.

«El metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de segundo.»

Se deduce que la velocidad de la luz en vacío (c0) es exactamente 299 792 458 metros por segundo (m/s).

La definición de 1983 define el metro en términos de una constante fundamental, la velocidad de la luz en el vacío. Tras la redefinición del SI, prevista para el 20 de mayo de 2019, este enlace será más explícito. Las siete unidades se definirán dando valores numéricos exactos a constantes físicas.

La definición de metro implica que la longitud se puede medir midiendo el tiempo que tarda un haz de luz en atravesar una distancia. Esto se puede realizar prácticamente de dos maneras:

1. Tiempo de vuelo, donde se envía un pulso de luz sobre la longitud que se va a medir.Interferometría
2. , donde una longitud puede medirse en términos de longitud de onda de vacío (λ) de una fuente de luz de frecuencia conocida (f), a través de la relación.

λ = c0 / f

La frecuencia de una fuente de luz (radiación) utilizada en interferometría debe determinarse en términos de la segunda o la frecuencia de radiación del átomo de cesio. Esto implica comparar la frecuencia de la radiación utilizada para la interferometría de longitud (generalmente visible al infrarrojo cercano de 430 nm a 900 nm, de 330 THz a 700 THz) con un reloj de cesio con una frecuencia de 9,1 GHz. Antes de la invención de los peines de frecuencia óptica, esto era técnicamente muy desafiante, pero ahora se puede lograr en un solo paso.

Para difundir aún más la realización del metro, los Comités Técnicos del Comité Internacional de Pesos y Medidas (CIPM) para la Longitud, el Tiempo y la Frecuencia mantienen una lista combinada de «Valores recomendados de frecuencias estándar para aplicaciones que incluyen la realización práctica del metro y las representaciones secundarias del segundo»(enlace externo). Esta lista incluye láseres y otras fuentes, y la frecuencia que generarán si funcionan de acuerdo con los parámetros especificados.

Las fuentes visibles recomendadas incluyen láseres de alta precisión, como láseres de Helio-Neón fijados a un componente hiperfino del espectro de absorción de yodo. Cuando se opera correctamente, la frecuencia de estos láseres puede ser de dos partes en 10-11. La lista también incluye fuentes de luz de menor precisión, como un láser de Helio-Neón no estabilizado a 633 nm. A pesar de su menor precisión (1,5 x 10-6), los láseres no estabilizados pueden ser útiles en algunas mediciones. Debido a que cualquier radiación en los valores recomendados es una realización primaria del metro, un láser de este tipo no requiere calibración cuando la incertidumbre asociada es adecuada para su propósito.

Capacidad técnica

En MSL, operamos un láser comercial de helio-neón estabilizado con yodo a 633 nm para realizar el medidor. Usamos esto para calibrar la frecuencia de los interferómetros que luego usamos para medir la longitud de artefactos (por ejemplo, bloques de calibre, reglas y cintas), o para calibrar instrumentos como equipos de topografía electrónica.

Esto permite a MSL proporcionar mediciones trazables en una amplia gama de capacidades dimensionales, desde bloques de medidores, barras de longitud, estándares de extremo y medidores de anillo y enchufe, hasta equipos de topografía (medidores de distancia electrónicos (EDM) y personal de topografía con código de barras).

También tenemos la experiencia para llevar a cabo una amplia gama de mediciones dimensionales no rutinarias, por ejemplo, determinar la redondez de superficies curvas a través de máquinas de medición por coordenadas (CMM) o la planitud de las caras de medición a través de paralelos ópticos.

Nuestra investigación

Nuestra investigación cubre una amplia gama de temas, pero actualmente estamos explorando tres áreas principales:

• Mapeo de errores e incertidumbre en máquinas de medición de coordenadas (CMMs).
• Microscopía de fuerza atómica (AFM) para la medición de características superficiales y nanopartículas.
• Contribuciones de incertidumbre a las mediciones de larga distancia realizadas con medidores electrónicos de distancia (EDM).

Vea un breve vídeo sobre el metro aquí (enlace externo).