диниці довжини
У кінці ХVIII ст., в період введення метричної системи заходів, був прийнятий перший еталон одиниць довжини - метр. За метр прийняли одну десятимільйонна частина чверті Паризького меридіана. У 1799 р на основі геодезичних вимірювань (тріангуляцій) частини дуги меридіана від Дюнкерка до Барселони експедиціями вчених на чолі з Мешеном і Деламбер був виготовлений еталон метра у вигляді платинової кінцевої міри, переданої на зберігання в національний Архів Франції і що отримала назву метра Архіву raquo ;. Метр Архіву являє собою платинову лінійку шириною близько 25 мм, товщиною близько 4 мм з відстанню між кінцями, рівним 1 м.
Повторні вимірювання довжини дуги меридіана, виконані в XIX ст., показали, що довжина прийнятого метра дещо коротший справжнього природного метра. Так як в подальшому, при більш точних вимірах, ймовірно, можна було отримати різні значення основної одиниці довжини, Міжнародна комісія з прототипам метричної системи, створена за ініціативою Петербурзької академії наук, в 1872 р вирішила відмовитися від природного еталона метра і прийняти в якості вихідної заходи довжину метра Архіву. Відповідно до рішення цієї комісії був виготовлений 31 еталон метра у вигляді штрихової міри зі сплаву платини і іридію. З них метр номер 6 виявився при 0 про З рівним метру Архіву і був прийнятий в якості міжнародного прототипу метра. Решта 30 еталонів були розподілені між різними державами.
Еталон метра являє собою платино - іридієвий брусок довжиною 102 см, що має в поперечному перерізі форму X, як би вписану в уявний квадрат, сторона якого дорівнює 20 мм. Платино - іридієвий еталон метра номер 28, отриманий Росією в 1889 р, був у подальшому затверджений як Державний еталона. Одиниця довжини - метр визначається відстанню між осями двох середніх штрихів, нанесених на бруску при 0 о С.
Хоча еталон був виготовлений зі сплаву іридію і платини, що відрізняється значною твердістю і великим опором до окислення, не було повної впевненості в тому, що довжина еталона з часом не зміниться. Це пояснюється тим, що металеві стрижні, які зазнали раніше термічної і механічної обробки, отримують внутрішні пружні напруги, які викликають повільні микрокристаллические зміни їх структури. При періодичних звіреннях національних еталонів з міжнародним прототипом не можна виявити малих змін їх довжини, тому всі еталони виготовлені з одного і того ж сплаву і, отже, зазнають одні й ті ж зміни. Крім того, штрихи, нанесені на бруски мають значну ширину, що обмежує похибка звірення на рівні 10 - 7 м.
Тому необхідно було запровадити новий природний еталон метра. У 1895 р II Генеральна конференція з мір та ваг визнала, що природним свідком розміру метра може є довжина хвилі монохроматичного світла. Після вивчення спектральних ліній ряду елементів було знайдено, що найбільшу точність відтворення одиниці довжини забезпечує помаранчева лінія ізотопу криптону - 86. ХI Генеральна конференція з мір та ваг (1960 г.) прийняла вираз розміру метра в наступному вигляді: Метр - довжина, рівна 1 650 763,73 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, відповідного переходу між рівнями 2р10 і 5d5 атома криптону - 86 raquo ;. Як відомо, квант світлової енергії випромінюється або поглинається атомом при переході з одного стаціонарного стану в інший. Частота випромінювання (поглинання) пропорційна різниці енергій станів
f=(E 2 -E 1)/h,
Якщо E 2 gt; E 1 відбувається випромінювання електромагнітних хвиль, якщо E 2 lt; E 1 - поглинання. При поширенні випромінювання у вакуумі зі швидкістю с, довжина хвилі монохроматичного світла дорівнює
l=ch/(E 2 -E 1).
При дослідженні спектрів різних речовин було виявлено, що елементи з парним номером в таблиці Менделєєва і парній атомною масою (т.зв. парному-парні елементи) мають лінії спектра з простим контуром. Найбільш тонкі і симетричні лінії випромінювання відповідають переходу між вищезазначеними рівнями атома криптону - 86. Метр в довжинах світлових хвиль відтворюється інтерференційним методом на спеціальній установці за допомогою лампи, заповненої ізотопом криптону - 86. Схема лампи з криптоном наведена на рис. 3.
1 - світиться капіляр; 2 - газорозрядна трубка з криптоном; 3 - розжарений катод; 4 - манометр; 5 - посудина Дьюара; 6 - що герметично закривається камера; 7 - термопара; 8 - окуляр; 9 - мотор з лопаткою для перемішування рідкого азоту
Рисунок 3 - Схема лампи з криптоном - 86
З метою отримання необхідних умов для випромінювання лінії криптон укладають в капіляр і охолоджують рідким азотом до 50-60 К. Збудження атомів криптону виробляють шляхом пропускання через нього електричного струму (напруг...
