復旦大學大學物理力學Ch1-國際單位制

1、基本物理量及其SI單位基本物理量及其SI單位：LengthmMassKgTimesCurrentATemperature KAmount of substance MolLuminous intensitycdBase quantityNameSymbollengthmetermmasskilogram kgtimesecondselectric currentampereAthermodynamic temperature kelvinKamount of substancemolemolluminous intensitycandelacdSI base unit 銫原子的兩個超精細能級躍

2、遷所對應的輻射的頻率銫原子的兩個超精細能級躍遷所對應的輻射的頻率為為 = 9192631770 Hz所以所以 1 s = 9192631770 / 1. SI unit of time 秒秒(s)是銫是銫Cs-133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所發(fā)射的特征光周期的遷所發(fā)射的特征光周期的 9192631770倍。倍。典型的時間典型的時間宇宙年齡宇宙年齡 31017 s地球的年齡地球的年齡 1.31017 s人的平均壽命人的平均壽命 2109 s一天一天 8.6104 s典型的分子旋轉(zhuǎn)周期典型的分子旋轉(zhuǎn)周期 110-12 s最短粒子的壽命最短粒子的壽命 10-25

3、 s普朗克時間普朗克時間 10-43 s2. SI unit of lengthThe prototype of meter 1889年的第一屆國際計量大會確定“米原器”為國際長度基準，它規(guī)定1米就是米原器在0oC時兩端的兩條刻線間的距離。米原器的精度可以達到0.1 微米。鉑銥合金的米原器國際計量局保存的米原器 米原器，保存在法國的國際計量局。世界各國都依照這個原器制作自己的標準原器，并且還要經(jīng)常到巴黎來與原器進行校準。1983年，聯(lián)合國度量組織巴黎會議規(guī)定了新的“米”的定義： 一個標準米等于光在真空中(1/299792458秒)內(nèi)所傳播的距離。典型的長度典型的長度可觀察的宇宙半徑可觀察的宇宙

4、半徑1026 m地球半徑地球半徑6.4106 m人的典型高度人的典型高度1.8100 m可見光波波長可見光波波長610-7 m氫原子半徑氫原子半徑510-11 m質(zhì)子有效半徑質(zhì)子有效半徑1.210-15 m夸克半徑夸克半徑110-20 m普朗克長度普朗克長度10-35 mInternational Prototype Kilogram (IPK)法文名稱 Le Grand K 1889年確定的千克原器：一個高年確定的千克原器：一個高和直徑均為39 mm的圓柱圓柱，用90% platinum 和10% iridium (Pt-Ir)合金做成，其密度約為21500 kg/m3。 千克原器一共做了三

5、個，選定其中之一作為國際千克原器。這個國際千克原器被國際計量局非常仔細地保存在特殊的地點，用三層玻璃罩好，最外一層玻璃罩里抽成半真空，以防空氣和雜質(zhì)進入。 隨后又復制了四十個鉑銥合金圓柱體，經(jīng)過與國際千克原器比對后，分發(fā)給各會員國作為國家基準。 跟米原器一樣，千克原器也要進行周期性的鑒定，以確保質(zhì)量基準的穩(wěn)定可靠。3. SI unit of mass千克原器-保存在巴黎附近Svres的國際度量衡局內(nèi)(International Bureau of Weights and Measures)。 千克是最后一個靠人造實物而非基本物理特性來定千克是最后一個靠人造實物而非基本物理特性來定義的物理量基準

6、。義的物理量基準。 雖然，國際上也采用了雖然，國際上也采用了一個一個原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位( (unified atomic mass unit)作為作為標準，但它并標準，但它并非非SI單位單位。 原子質(zhì)量單位定義為：核素原子質(zhì)量單位定義為：核素C-12的一個中性原子處的一個中性原子處于基態(tài)時靜止質(zhì)量的于基態(tài)時靜止質(zhì)量的1/12， 符號為符號為u。實驗測得。實驗測得1 u = (1.66054020.0000010)10-27 Kg。 這個實物千克原器已經(jīng)存放了118年，但它不夠穩(wěn)定，在最近一次檢驗時“神秘地”比原來輕了50微克。 IPK的不穩(wěn)定影響到其它一連串許多物理量的基準。如力(N)、

7、壓強(Pa)、能量(J)、功率(W)、電流(A)、電荷(C)、電壓(V)、磁感應強度(T)、磁通量(Weber)、以及 發(fā)光強度(cd)、流明和勒克斯等等。“千克千克”的重新定義的重新定義 一個長遠的解決辦法是給千克以重新定義，使得不一個長遠的解決辦法是給千克以重新定義，使得不同的實驗室都可以重現(xiàn)千克標準。同的實驗室都可以重現(xiàn)千克標準?！癆vogadro計劃計劃” 德、俄、澳大利亞等8國的科學家聯(lián)合研究一個新的標準質(zhì)量。歷時5年，耗資200萬歐元，制成一個“完美硅球”，它含有純度為99.99%的硅-28原子，直徑為9.375cm。 科學家們用制造核武器的離心機來提取硅-28，使其純度達到 99.99%，然后將它運到德國的國家計量研究所制作硅晶體。 隨后，他們在澳大利亞英聯(lián)邦科學和工業(yè)研究組織的實驗室中將其打造成為精密的圓球。Avogadro計劃： 澳大利亞科學家手持一個1千克的Si單晶球，它是世界上人造的最圓的物體。典型的質(zhì)量典型的質(zhì)量已知宇宙已知宇宙1053 kg銀河系銀河系2.21041 kg太陽太陽2.01030 kg地球地球6.01024 kg人人6.0101 kg灰塵灰塵6.710-10 kg煙草花葉病毒煙草花葉病毒2.310-13 kg質(zhì)子質(zhì)子1.710-27 kg電子電子9.110-31 kg量綱分析量綱分析表示每個物理量怎樣由基本量組成的式子，