Метр (единица длины)

Метр (единица длины)

Метр (франц. metre, от греч. m?tron — мера), 1) единица длины метрической системы мер и Международной системы единиц . Обозначения: русское м, международное m . 2) Мера длины, воспроизводящая единицу длины — М.

  Согласно первому определению, принятому во Франции в 1791, М. был равен 1?10^-7 части четверти длины парижского меридиана (см. Метрическая система мер ). Размер М. был определён на основе геодезических и астрономических измерений Ж. Деламбра и П. Мешена . Первый эталон М. был изготовлен французским мастером Ленуаром под руководством Ж. Борда (1799) в виде концевой меры длины — платиновой линейки шириной около 25 мм, толщиной около 4 мм, с расстоянием между концами, равным принятой единице длины. Он получил наименование «метр архива» или «архивный метр» (по месту хранения). Однако, как оказалось, определённый т. о. М. не мог быть вновь точно воспроизведён из-за отсутствия точных данных о фигуре Земли и значительных погрешностей геодезических измерений.

  В 1872 Международная метрическая комиссия приняла решение об отказе от «естественных» эталонов длины и о принятии архивного М. в качестве исходной меры длины. По нему был изготовлен 31 эталон в виде штриховой меры длины — бруса из сплава Pt (90%) — lr (10%). Поперечное сечение эталона имеет форму Х (рис. 1 ), придающую ему необходимую прочность на изгиб. Вблизи концов нейтральной плоскости эталона (ab, рис. 1 ) нанесено по 3 штриха. Расстояние между осями средних штрихов определяет при 0°С длину М. Эталон № 6 оказался в пределах погрешности измерений равным архивному М. Постановлением 1-й Генеральной конференции по мерам и весам этот эталон, получивший обозначение

  Прототип М. и две его контрольные копии хранятся в Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте им. Д. И. Менделеева (ВНИИМ) в Ленинграде хранятся две копии (№ 11 и 28) Международного прототипа М. При введении метрической системы мер в СССР (1918) государственным эталоном М. была признана копия № 28. Международный прототип М., погрешность которого 1?10^-7 , и национальный прототипы обеспечивали поддержание единства и точности измерений на необходимом для науки и техники уровне в течение десятков лет.

  Однако рост требований к точности линейных измерений и необходимость создания воспроизводимого эталона М. стимулировали исследования по определению М. через длину световой волны. 11-я Генеральная конференция по мерам и весам (1960) приняла новое определение М., положенное в основу Международной системы единиц (СИ): «М. — длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p¹⁰ и 5d⁵ атома криптона 86». Для обеспечения высокой точности воспроизведения М. в международной спецификации строго оговорены условия воспроизведения первичного эталонного излучения. Монохроматическое излучение, соответствующее оранжевой линии криптона, создаётся специальной лампой (рис. 2 ), заполненной газообразным ⁸⁶ Kr. Свечение газа возбуждается генератором высокой частоты 100—200 Мгц, во время работы лампу охлаждают до температуры тройной точки азота (63 К). В этих условиях ширина оранжевой линии ⁸⁶ Kr не превышает 0,013—0,016 см^-1 (в волновых числах ). Лампа устанавливается перед интерферометром, на котором измеряют концевые или штриховые меры в длинах световых волн. Во ВНИИМе создан эталонный интерферометр, позволяющий измерять меры длины до 1000 мм со средним квадратическим отклонением 3?10^-8 . Измерение длины прототипа № 28 на эталонном интерферометре показало, что он больше М. (по определению 1960) на 0,22 мкм.

  Лит.: Исаков Л. Д., На все времена, для всех народов, П., 1923; Баринов В. А., Современное состояние эталонов длины и методы точного измерения длины, Л., 1941; Батарчукова Н. Р., Новое определение метра, М., 1964; Исследования в области линейных измерений, М. — Л., 1965—68 [Тр. Метрологических институтов СССР, в. 78(138), в. 101(151)]; Бржезинский М. Л., Ефремов Ю. П., Каяк Л. К., Внедрение нового определения метра в практику линейных измерений, «Измерительная техника», 1970, № 9.

  Л. К. Каяк.

Рис. 1. a — поперечное сечение эталона метра, б — штрихи на нейтральной плоскости ab эталона метра; расстояние между осями средних штрихов принимается за 1 м .

Рис. 2. Схема изотопной лампы с ⁸⁶ Kr и сосуда для охлаждения её стенок до 63К: 1 — баллон лампы; 2 — катод лампы; 3 — капилляр, в котором происходит свечение; 4 — сосуд Дьюара; 5 — герметически закрывающаяся металлическая камера; 6 — термопара для контроля температуры; 7 — манометр.