Эта статья является продолжением предыдущих статей:
- Что такое эталон для физика?,
- Физический и математический эталоны,
- Какими же свойствами должны обладать эталоны, чтобы быть эталонами? и
- Практические эталоны и их связь с реальными свойствами пространства-времени-материи,
и в то же время является заключительной статьей, посвященной эталонам.
Практическим способом введения эталонов является определение системы единиц измерения, определение физических принципов (инвариантов), на основе которых будут существовать (работать) эталоны, и изготовление практических образцов эталонов. Есть различные системы единиц измерения: СГС (и его подвиды), МКС, МКГСС. До них существовали различные официальные и неофициальные национальные системы единиц измерения. Наиболее современной системой единиц измерения в настоящее время считается единая мировая метрическая система единиц измерения СИ.
Система единиц СИ и эталоны
СИ (см. Википедиа) была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений. Принцип введения этих единиц состоит в том, чтобы отказаться от материальных эталонов, а на их место ввести природные константы, значения которых не должны зависеть от экспериментальных устройств и которые (по крайней мере с точки зрения современной физики) не должны меняться со временем
Международную систему единиц (сокращенно СИ). Она состоит из семи основных, двух дополнительных и большого числа производных единиц, а также набора приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Основными единицами СИ являются:
· единица длины - метр (м);
· единица массы - : килограмм (кг);
· единица времени - секунда (с);
· единица термодинамической температуры - кельвин (К);
· единица количества вещества - моль (моль);
· единица силы электрического тока - ампер (А);
· единица силы света - кандела (кд).
Дополнительными единицами СИ являются:
· единица плоского угла - радиан (рад);
· единица телесного (пространственного) угла - стерадиан (ср).
Все остальные единицы СИ являются производными. С развитием науки и техники требуется все большая точность измерений. Поэтому определение основных единиц периодически уточняются. В настоящее время узаконены такие определения:
- Метр равен расстоянию, проходимому в вакууме плоской электромагнитной волной за 1/299792458 долей секунды.
- Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
- А килограмм должен быть таким, чтобы постоянная Планка составляла точно 6,626069 * 10−34 джоулей на секунду.
На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам 17—21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция, в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить основные единицы измерений таким образом, чтобы некоторые физические константы, выраженные через эти единицы, стали точно определёнными числами. Некоторые из этих определений уже введены ранее. В своём окончательном виде СИ будет системой единиц, в которой:
- частота сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 в точности равна 9 192 631 770 Гц;
- скорость света в вакууме c в точности равна 299 792 458 м/с;
- постоянная Планка h в точности равна 6,626 06X·10−34 Дж·с;
- элементарный электрический заряд e в точности равен 1,602 17X·10−19 Кл;
- постоянная Больцмана k в точности равна 1,380 6X·10−23 Дж/К;
- число Авогадро NA в точности равно 6,02214X·1023 моль−1;
- световая эффективность kcd монохроматического излучения частотой 540·1012 Гц в точности равна 683 лм/Вт;
- производные единицы СИ — герц (Гц), джоуль (Дж), кулон (Кл), люмен (лм) и ватт (Вт) выражаются через основные единицы СИ (метр (м), килограмм (кг), секунду (с), ампер (А), кельвин (К), моль, канделу (кд)) следующим образом: 1 Гц = 1 с−1, 1 Дж = 1 кг·м2·с−2, 1 Кл = 1 А·с, 1 лм = 1 кд·м2·м−2 = 1 кд·ср, 1 Вт = 1 кг·м2·с−3.
Выше Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в окончательном релизе на основании наиболее точных рекомендаций CODATA. Из этого набора семи точно определённых констант будут получены семь скорректированных основных единиц измерения СИ.
Мы видим, что данные определения никак не связывают нас с материальным эталоном. Нет также основания ожидать, что длина волны светового характеристического излучения меняется с веками. Так что цель достигнута.
Все это хорошо. А как прокалибровать с помощью такого невещественного эталона обычную вещественную линейку? Физика умеет это делать с помощью техники интерференционных измерений.
Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия. Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.
Мои странички на Дзен: ВАЛЕРИЙ ТИМИН
Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?
Если вам понравилась статья, то поставьте "лайк" и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!
Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите "Искать в ...", далее - "Yandex". Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите "перейти …". Все! О-ля-ля!