资源描述：
《基本物理常数和量子基准的建立》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、基本物理常数和量子基准的建立组员：张光明、葛慎、张文琦、谈红伟课程：现代计量学日期：2013年6月04日www.1ppt.com目录一、计量基准的变迁二、基本物理常数与量子基准的建立一、计量基准的变迁1.1、计量基准起源自人类社会建立以来，物质交换活动就一直在进行。为了把客观世界的特性用数量表达，就需要进行测量，测量过程实质上是一种比较的过程。要进行比较，当然要有一个特定的比较对象，而这个特定比较对象即是所谓计量基准。在长期的探索过程中，人类社会中出现各式各样的计量基准。针对这些计量基准的不同特性（时间、长度等），物质的量化也就有
2、了不同的单位（秒、米）来对其进行描述。实际上计量基准即是用于保存和复现这些基本单位的装置。为了保证计量的准确性和可靠性，统一计量单位和计量标准是必要的。1一、计量基准的变迁1.2、计量基准建立的发展秦始皇首次统一中国的计量标准(统一度量衡)是历史上我国对计量事业的重要贡献。18世纪以后由于世界性的工业革命以及国际贸易的发展，首先在欧洲形成了一种国际性的计量单位制—米制,确定了以米、千克、秒为最基本的计量单位。目前国际上一致公认的国际单位制SI。其中规定了米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔7个基本单位，其他各种单位则由这7个基
3、本单位导出。2一、计量基准的变迁1.3、国际单位制7个基本单位320世纪50年代以前,计量基准的量值一般是由实物基准所保存及复现的。这种实物基准一般是根据经典物理学的原理,用某种特别稳定的实物来实现,而且总是用工业界所能提供的最好的材料及工艺制成,以保证其稳定性。千克砝码原器就是用铂铱合金制成的一个圆柱体。X型铂铱合金米尺两条刻线间距定义为长度单位米。电学实物基准是保存在国际计量局的饱和式韦斯顿标准电池组。一组标准电阻线圈的电阻平均值保持电阻单位。一、计量基准的变迁1.4计量基准的实物标准4随着科技及工农业的发展,这样的传统计量量
4、值传递检定系统开始反映出下列的不足之处:实物基准一旦制成后,总会有一些不易控制的物理、化学过程使它的特性发生缓慢的变化,因而它所保存的量值也会有所改变。最高等级的实物计量基准全世界只有一个或一套，一旦由于天灾、战争或其他原因发生意外损坏，无法完全一模一样地复制出来，原来连续保存的单位量值也会因之中断。量值传递检定系统庞大繁杂,从最高等级的实物基准到具体应用场所,量值要经过多次传递,准确度也必然会有所下降。一、计量基准的变迁1.5、实物基准的不足之处5从20世纪初开始，人们对光辐射以及原子、分子等微观粒子的运动规律进行了一系列的研究
5、。普朗克在1900年提出了能量子假说（基于黑体辐射）,给出了著名的普朗克公式ε0=hν.爱因斯坦随后提出光量子假说（基于电磁辐射）。德布罗意进一步提出像分子、原子、电子这样的实物微粒也具有波粒二象性。海森伯提出关于微观粒子波动和离子之间不确定关系式ΔEΔt≈h/2π。一、计量基准的变迁1.6、量子基准的建立6这一些列的研究推动了计量基准的建立由宏观层面转向微观层面。量子基准的特点是即使物体的宏观参数随时间发生了缓慢变化,也不会影响物体中微观粒子的量子跃迁过程，微观粒子量子跃迁现象可以在任何时间、任何地点用原理相同的装置重复产生，因
6、而使计量基准的稳定性和准确度可以达到空前的高度。于是，一系列基于量子跃迁现象的量子基准得以建立。第一个付诸实用的量子计量基准是1960年国际计量大会通过采用的Kr-86光波长度基准。第二个量子计量基准,也是最著名和最成功的一种量子计量基准,是1967年在国际上正式启用的铯原子钟。一、计量基准的变迁7基本物理常数：是物理领域的一些普适常数，主要是指原子物理学中常用的一些常数。它们不随时间、地点或环境条件的影响而变化。最基本的有真空中光速с,普朗克常数h、基本电荷e、电子静止质量me和阿伏伽德罗常数NA等。基本物理常数共有30多个，加
7、上其组合量则有40～50个，它们之间有着深刻的联系，并不是彼此独立的。二、基本物理常数与量子基准的建立2.1、基本物理常数8上述根据某种微粒子量子跃迁现象而得出的量子基准还有其局限性，主要反映在它依赖于某一种原子的特定量子跃迁过程，如果后来又发现了别的更准确的量子跃迁过程，就会出现修改单位定义的问题，因此从上世纪八十年代起，人们又不断探讨另一种更好的方法，即用基本物理常数来作为计量基准的方法。这种定义的特点表现在,今后随着实验技术的提高，计量单位的准确度可不断改进而无需改动其定义。例：国际计量委员会于1982年决定把长度单位米的定
8、义改为“米是光在真空中1/299792458秒时间间隔内所行进的路程的长度”。二、基本物理常数与量子基准的建立2.2、基本物理常数作为计量基准9与量子基准建立有关的基本物理常数有：真空中光速с普朗克常数h基本电荷e玻耳兹曼常量k阿伏伽德罗常数NA二
