高中物理 運(yùn)動(dòng)的描述——長(zhǎng)度的計(jì)量

人類生活在三維的空間里,空間反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的廣延性或者說延展性。空間中兩點(diǎn)之間的距離為長(zhǎng)度,那么人們是怎樣測(cè)量長(zhǎng)度的呢?你可能會(huì)說拿把尺子來測(cè)量一下,但是尺子上的那些刻度又是怎么來的呢?

其實(shí)任何長(zhǎng)度的計(jì)量都是通過與某一個(gè)長(zhǎng)度基準(zhǔn)比較而進(jìn)行的。在最開始選擇基準(zhǔn)長(zhǎng)度的時(shí)候,人類往往選擇與自身大小差不多的,例如中國(guó)古代的尺寸等等。后來為了能夠在不同國(guó)家地區(qū)之間確定一個(gè)共同的基準(zhǔn)長(zhǎng)度,人們選擇了“米”作為國(guó)際單位制中長(zhǎng)度的基本單位。
國(guó)際上對(duì)長(zhǎng)度基準(zhǔn)“米”的定義做過三次正式的規(guī)定。在1792年~1799年之間,法國(guó)科學(xué)院測(cè)量計(jì)算了通過巴黎的子午線從北極到赤道之間的長(zhǎng)度,并以這段長(zhǎng)度的千萬分之一定義為“米”,但在這基準(zhǔn)確定之后,許多精確測(cè)量都表明這基準(zhǔn)和所要表達(dá)的值略有差異,差了約0.23mm,相對(duì)誤差約0.023%。

19世紀(jì)80年代出于對(duì)精確度的要求,召開了一系列的國(guó)際大會(huì)來設(shè)計(jì)新的“米”標(biāo)準(zhǔn)。在1889年的第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上,規(guī)定將保存在法國(guó)塞弗爾國(guó)際計(jì)量局中的鉑銥合金棒,在0℃時(shí)兩條刻線的距離定義為以“米”,這是長(zhǎng)度計(jì)量的實(shí)物基準(zhǔn)。但實(shí)物基準(zhǔn)很難保證不隨時(shí)間改變,也很難防止意外,如被戰(zhàn)爭(zhēng),地震或其他災(zāi)害所毀壞。
物理學(xué)家就想到用長(zhǎng)度的自然基準(zhǔn)代替實(shí)物基準(zhǔn)。在光干涉技術(shù)發(fā)明以后,人們可以將實(shí)物的長(zhǎng)度與光的波長(zhǎng)進(jìn)行比較。1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上,決定用氪86原子的橙黃色光波來定義“米”。規(guī)定“米”為這種光波長(zhǎng)的1650763.73倍,其精度為

實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)度的自然基準(zhǔn)。但是氪86不易取得。
隨著科學(xué)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)在任何慣性系中,真空中的速都是相同的。逐漸傾向于用光速來重新定義“米”,遠(yuǎn)優(yōu)于氪86對(duì)“米”定義的精度。在70年代光速的測(cè)定已經(jīng)非常精確,1983年10月第17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)又通過了新的規(guī)定,“米”是光在真空中

秒的時(shí)間間隔內(nèi)走過路程的長(zhǎng)度。

平時(shí)我們還會(huì)接觸到一些其它的長(zhǎng)度單位,都是基于米而衍生出來的。方便人們對(duì)不同的空間尺度進(jìn)行計(jì)量。
對(duì)小尺度空間測(cè)量,常用單位有

總結(jié)
國(guó)際單位之中長(zhǎng)度的基本計(jì)量單位是“米”。在此計(jì)量基準(zhǔn)上衍生出了對(duì)于不同空間尺度的長(zhǎng)度單位,它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系是物理學(xué)的重要基礎(chǔ)