de eenheid – meter, m (mita)
de SI-eenheid van lengte, de meter (m), ontleent zijn naam aan Griekse en Franse zelfstandige naamwoorden voor “meten”.
De meter, samen met de kilogram, was een van de eerste eenheden van het metrieke stelsel. Het werd oorspronkelijk gedefinieerd (in 1793, ten tijde van de Franse revolutie) als een tien miljoenste van de afstand op aarde van de meridiaanlijn die loopt van de Noordpool, door Parijs, naar de evenaar. Voor praktisch gebruik werd een reeks platina-iridium meterstaven gegoten.
de huidige definitie van de meter dateert van 1983 en bepaalt de meter in termen van de tweede en de snelheid van het licht. In de praktijk wordt de meter gerealiseerd door het meten van de frequentie of vacuümgolflengte van specifieke lasersoorten.
” De Meter is de lengte van het pad dat licht in een vacuüm aflegt gedurende een tijdsinterval van 1/299 792 458 seconde.”
Hieruit volgt dat de lichtsnelheid in vacuüm (c0) precies 299 792 458 meter per seconde (m/s) bedraagt.
de definitie van 1983 definieert de meter in termen van een fundamentele constante, de lichtsnelheid in een vacuüm. Na de herdefiniëring van het SI, die naar verwachting op 20 Mei 2019 van kracht zal worden, zal deze link explicieter zijn. Alle zeven eenheden worden gedefinieerd door exacte numerieke waarden te geven aan fysische constanten.
De meterdefinitie houdt in dat lengte kan worden gemeten door de tijd te meten die een lichtbundel nodig heeft om een afstand te overbruggen. Dit kan in de praktijk op twee manieren worden gerealiseerd:
- tijd van de vlucht, waarbij een lichtpuls wordt verzonden over de te meten lengte.
- interferometrie, waarbij een lengte kan worden gemeten in termen van de vacuümgolflengte (λ) van een lichtbron met bekende frequentie (f), via de relatie.
λ =c0/f
De frequentie van een in interferometrie gebruikte lichtbron (straling) moet worden bepaald aan de hand van de tweede of de frequentie van de straling van het cesiumatoom. Hierbij wordt de frequentie van de voor lengteinterferometrie gebruikte straling (gewoonlijk zichtbaar tot nabij-infrarood 430 nm tot 900 nm, 330 THz tot 700 THz) vergeleken met een cesiumklok met een frequentie van 9,1 GHz. Vóór de uitvinding van optische frequentiekammen was dit technisch zeer uitdagend, maar is nu in één stap haalbaar.
om de realisatie van de meter verder te verspreiden, houden de technische comités van het Internationaal Comité voor maten en gewichten (CIPM) Voor Lengte, tijd en frequentie een gecombineerde lijst bij van “aanbevolen waarden van standaardfrequenties voor toepassingen, waaronder de praktische realisatie van de meter en secundaire representaties van de tweede”(Externe link). Deze lijst omvat lasers en andere bronnen, en de frequentie die zij zullen genereren indien zij overeenkomstig de gespecificeerde parameters worden gebruikt.
De aanbevolen zichtbare bronnen omvatten zeer nauwkeurige lasers, zoals Helium-Neonlasers die zijn vergrendeld op een hyperfine component van het absorptiespectrum van jodium. Bij correct gebruik kan de frequentie van deze lasers twee delen in 10-11 zijn. De lijst bevat ook lichtbronnen met een lagere nauwkeurigheid, zoals een niet-gestabiliseerde Helium-neonlaser bij 633 nm. Ondanks hun lagere nauwkeurigheid (1,5 x 10-6), kunnen niet-gestabiliseerde lasers nuttig zijn in sommige metingen. Omdat elke straling in de aanbevolen waarden een primaire realisatie van de meter is, vereist een dergelijke laser geen kalibratie wanneer de bijbehorende onzekerheid geschikt is voor het doel.
technische capaciteit
bij MSL werken we met een commerciële iodine gestabiliseerde helium-neon laser bij 633 nm om de meter te realiseren. We gebruiken dit om de frequentie van de interferometers te kalibreren die we vervolgens gebruiken voor lengtemeting van artefacten (bijvoorbeeld meetblokken, linialen en tapes), of om instrumenten zoals elektronische meetapparatuur te kalibreren.
Hiermee kan MSL traceerbare metingen leveren over een reeks dimensionale mogelijkheden, van meetblokken, lengtestaven, eindstandaarden en ring-en plug-meters, tot meetapparatuur (elektronische afstandsmeters (EDM ‘ s) en met barcodes gecodeerd meetpersoneel).
we hebben ook de expertise om een breed scala aan niet-routinematige dimensionale metingen uit te voeren, bijvoorbeeld het bepalen van de rondheid van gebogen oppervlakken via coördinaatmeetmachines (CMMS), of de vlakheid van meetvlakken via optische parallellen.
ons onderzoek
ons onderzoek bestrijkt een breed scala aan onderwerpen, maar we onderzoeken momenteel drie hoofdgebieden:
- Error mapping en uncertainty in coordinate measuring machines (CMMs).
- Atomic force microscopy (AFM) voor het meten van oppervlaktekenmerken en nanodeeltjes.
- Onzekerheidsbijdragen aan langeafstandsmetingen met elektronische afstandsmeters (EDM ‘ s).
Bekijk hier een korte video over de meter (Externe link).