Jednostka – metr, m (mita)

jednostka SI długości, metr (m), bierze swoją nazwę od greckich i francuskich rzeczowników oznaczających „miarę”.

metr, wraz z kilogramem, był jedną z pierwszych jednostek systemu metrycznego. Została pierwotnie zdefiniowana (w 1793 roku, w czasie Rewolucji Francuskiej) jako jedna dziesiąta milionowej odległości na ziemi linii południka, która biegnie od bieguna północnego, przez Paryż, do równika. Dla praktycznego zastosowania odlano serię platynowo-irydowych sztabek metrycznych.

obecna definicja metrum pochodzi z 1983 roku i ustala metr pod względem sekundy i prędkości światła. W praktyce miernik jest realizowany poprzez pomiar częstotliwości lub długości fali próżni określonych typów laserów.

„metr jest długością drogi pokonanej przez światło w próżni w przedziale czasowym 1/299 792 458 sekundy.”

wynika z tego, że prędkość światła w próżni (c0) wynosi dokładnie 299 792 458 metrów na sekundę (m/s).

definicja z 1983 roku definiuje metr w kategoriach stałej fundamentalnej, prędkości światła w próżni. Po redefinicji SI, która ma wejść w życie 20 maja 2019 r., związek ten będzie bardziej wyraźny. Wszystkie siedem jednostek zostanie zdefiniowanych przez podanie dokładnych wartości liczbowych stałym fizycznym.

definicja metra zakłada, że długość można zmierzyć, mierząc czas, jaki wiązka światła zajmuje na pokonanie odległości. Można to zrealizować praktycznie na dwa sposoby:

1. Czas lotu, w którym impuls światła jest wysyłany na mierzoną długość.
2. Interferometria, gdzie długość można zmierzyć w kategoriach długości fali próżni (λ) Źródła światła o znanej częstotliwości (f), za pomocą zależności.

λ =C0/f

częstotliwość źródła światła (promieniowania) stosowanego w interferometrii musi być określona w kategoriach drugiego lub częstotliwości promieniowania atomu cezu. Polega to na porównaniu częstotliwości promieniowania używanego do interferometrii długościowej (Zwykle widocznej w bliskiej podczerwieni 430 nm do 900 nm, 330 THz do 700 THz) z zegarem cezowym o częstotliwości 9,1 GHz. Przed wynalezieniem optycznych grzebieni częstotliwości było to technicznie bardzo trudne, ale teraz jest możliwe do osiągnięcia w jednym kroku.

w celu dalszego upowszechnienia realizacji metrum, komitety techniczne Międzynarodowego Komitetu Miar i miar (CIPM) ds. długości, czasu i Częstotliwości prowadzą połączoną listę „zalecanych wartości częstotliwości standardowych do zastosowań obejmujących praktyczną realizację metru i wtórne reprezentacje drugiego”(link zewnętrzny). Lista ta obejmuje lasery i inne źródła oraz częstotliwość, jaką będą generować, jeśli będą działać zgodnie z określonymi parametrami.

zalecane źródła widzialne obejmują bardzo dokładne lasery, takie jak lasery helowo-neonowe zamknięte w hiperfinowym składniku widma absorpcyjnego jodu. Przy prawidłowym działaniu częstotliwość tych laserów może być dwuczęściowa w zakresie 10-11. Lista obejmuje również Źródła światła o mniejszej dokładności, takie jak niestabilizowany laser helowo-neonowy o długości fali 633 nm. Pomimo mniejszej dokładności (1,5 x 10-6), lasery niestabilizowane mogą być przydatne w niektórych pomiarach. Ponieważ każde promieniowanie w zalecanych wartościach jest podstawową realizacją miernika, taki laser nie wymaga kalibracji, gdy związana z nim niepewność jest odpowiednia.

możliwości techniczne

w MSL używamy komercyjnego stabilizowanego jodem lasera helowo-neonowego o długości fali 633 nm. Używamy tego do kalibracji częstotliwości interferometrów, które następnie używamy do pomiaru długości artefaktów (np. bloków mierniczych, linijek i taśm) lub do kalibracji instrumentów, takich jak elektroniczny sprzęt pomiarowy.

pozwala to MSL na zapewnienie identyfikowalnych pomiarów w zakresie możliwości wymiarowych, od bloków mierników, prętów długości, norm końcowych oraz mierników pierścieniowych i wtykowych, aż po sprzęt pomiarowy (elektroniczne mierniki odległości (EDM) i sztaby geodezyjne z kodem kreskowym).

posiadamy również doświadczenie w przeprowadzaniu szerokiej gamy niestandardowych pomiarów wymiarowych, np. określania okrągłości zakrzywionych powierzchni za pomocą współrzędnościowych maszyn pomiarowych (CMM) lub płaskości powierzchni pomiarowych za pomocą równoległości optycznych.

nasze badania

nasze badania obejmują szeroki zakres tematów, ale obecnie badamy trzy główne obszary:

• mapowanie błędów i niepewność w współrzędnościowych maszynach pomiarowych (CMM).
• mikroskopia sił atomowych (AFM) do pomiaru cech powierzchni i nanocząstek.
• niepewność w pomiarach dalekobieżnych wykonywanych za pomocą elektronicznych mierników odległości (EDM).

obejrzyj Krótki film o metrum tutaj(link zewnętrzny).