Главная > Оптика > Основы оптики
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 7.7. Сравнение длин волн с эталонным метром

Эталон длины представляет собой расстояние между двумя штрихами, выгравированными на стержне из сплава платина — иридий, при температуре Этот стсржснь, хранящийся во Франции, называется международным эталоном метра. Как уже упоминалось в п. 7.6.4, соотношение между оптическими длинами воли и фактическими длинами основано на сравнении длины волны красной линии (6438 А) кадмия с длиной этого эталона. Первое сравнение было выполнено в 1892 г. Майкельсоном и Бенуа [26] с помощью видоизмененного интерферометра Майкельсона. В 1905 г. такое измерение было повторено с большей точностью Бенуа, Фабри и Перо [92]. Они воспользовались пятью эталонами Фабри — Перо с длинами, примерно равными 6,25; 12,5; 25; 50 и 100 см. Число длин волн красной кадмиевой линии, содержащихся в длине самого короткого эталона, определялось методом дробных частей порядка, который требует знания достаточно точного отношения Длин волн (см. а не самой их длины. Длина каждого эталона сравнивалась затем с длиной следующего по величине эталона с помощью интерференционных полос в белом свете. Для этого два эталона устанавливались параллельно и освещались белым светом. Прошедший свет освещал тонкий воздушный клин, образованный двумя полупрозрачными посеребренными плоскими поверхностями. При этих условиях возникали полосы, локализованные в клине, подобные описанным в п. 7.6.8. б. Центральная полоса располагалась вдоль линии, где толщина клина равнялась разности между длиной большего эталона и удвоенной длиной более короткого эталона. Эта разность была определена в длинах волн красной кадмиевой линии путем предварительной градуировки толщины клина. После четырех последовательных сравнений эталонов между собой было определено число длин волн, укладывающихся в эталоне длиной 100 см. Наконец, определялась разница между длиной этого эталона и длиной копии эталона метра. Эта часть эксперимента включала установку особо точных подвижных измерительных микроскопов на градуировочные штрихи метра и на такие же градуировочные штрихи, нанесенные на боковые поверхности пластин эталона. Расстояние между последними штрихами и отражающими поверхностями эталона определялось дополнительными опытами. Окончательный результат, полученный для длины волны красной линии кадмия в сухом воздухе при и при давлении 760 мм рт. ст. равнялся Возможная относительная ошибка в интерферометрических измерениях составляла около

Повторные определения (библиографию см. в [95]) соотношения между длиной волны красной линии кадмия и метром были выполнены в целом ряде лабораторий по стандартизации таким же методом, как и метод Бенуа, Фабри и Перо или в принципе схожим с ним. Интересны эксперименты Сирса и Баррелла [96], так как в них сделаны прямые измерения длины волны в вакууме. Они воспользовались только тремя эталонами Фабри — Перо; самый большой имел в длину немного больше метра, другие — приблизительно одну треть и одну девятую метра. Разделителями служили цилиндры из инвара с оптически плоскими хромированными торцами, к которым прижимались эталонные пластины. Эти соединения были герметизированы, и эталоны можно было эвакуировать. Было измерено число длин волн, укладывающееся в самом коротком эталоне. Измерения делались методом дробных частей порядка, а для сравнения эталонов друг с другом применялись полосы суперпозиции, описанные в п. 7.6.8. Самый большой эталон имел достаточную длину, чтобы в нем могла поместиться стальная концевая мера номинальной длиной в Расстояние в длинах волн менаду полированными торцами концевой меры и отражающими поверхностями эталона определялось путем наблюдения в отраженном свете полос, локализованных в бесконечности. Таким способом была

определена длина концевой меры в длинах волн красной кадмиевой линии с точностью около Окончательно концевая мера сравнивалась с копией метра хорошо разработанным методом сравнения концевых эталонов с штриховыми

После того как результаты всех измерений были приведены к длине волны в воздухе при нормальных условиях (воздух при и давлении 760 мм рт. ст., свободный от паров воды и содержащий 0,03% углекислого газа), было найдено среднее значение которое случайно совпало с величиной, принятой в качестве определения ангстрема. Наибольшее отклонение в любом отдельном измерении от среднего составляло от измеренной величины или около мм на Это значительно меньше, чем ширина градуировочных штрихов на эталоне метра и на его копиях, использованных в экспериментах. Несомненно, что это внесло неопределенность в измерения, сделанные с помощью микроскопа. Интерферометрические измерения можно осуществлять со значительно большей точностью, и поэтому естественно предусмотреть замену материального эталона метра определением длины метра в длинах воли какой-то спектральной линии.

Международное бюро мер и весов приняло в 1954 г. рекомендацию по этому вопросу [981 с оговоркой, что для сохранения преемственности эталона длины его новые определения должны быть согласованы с величиной для длины волны красной линии кадмия. В 1958 г. Международное бюро постановило [99], что лучше всего для этой цели подходит спектральная линия с длиной волны приблизительно 6056 А, соответствующая переходу между уровнями атома криптона с массовым числом 86; на основании измерений, сделанных в пяти различных лабораториях, бюро предложило, чтобы метр был определен точно в длины волны в вакууме этого излучения. Такое определение было одобрено в 1960 г. 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам Следовательно, первичные эталоны длин волн и первичный эталон длины теперь идентичны и ангстрем точно равен

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление