Cтраница 2
По DIN 7180 соответственно решению Генеральной конференции мер и весов ( 1927 г.) метрической мерой длины для технических измерений в настоящее время служит) сйг 0 64384696 мк, где A d / - - длина волны красной линии кадмия в сухом воздухе, содержащем 0 3 % COz, при показаниях барометра 760 мм рт. ст., 15 водородного термометра и при ускорении силы тяжести g 9 80665 м / сек. [16]
Поскольку значение длины волны красной линии кадмия принято, по определению, в качестве стандарта, очень важной является точность определения других длин волн по отношению к длине волны первичного стандарта. Непосредственное сравнение с красной линией кадмия проводится интерферометрическим методом. [17]
С увеличением разности хода видность полос монотонно убывает ( рис. 5.14 6) и полосы практически исчезают при Д 2n / fk, где fk / Гп2 / а - ширина спектрального контура на половине высоты. Именно такую кривую видности получил Майкельсон при исследовании красной линии кадмия. [18]
В качестве стандартов принимаются только те линии, которые были измерены независимо, по крайней мере, в трех лабораториях и дали согласующиеся результаты. Эти длины волн непосредственно интерферометрически сравнивались также с красной линией кадмия. [19]
Развитие интерференционных методов измерений позволило выразить метр в длинах световых волн и способствовало широкому распространению плоскопараллельных концевых мер длины, которые в настоящее время являются основным средством передачи размера. Таким образом, практически эталоном длины является длина световой волны. За основную световую волну по ОСТ ВКС 7762 принята красная линия кадмия, длина которой считается равной 0 64385033 мк. [20]
Из-за недостаточной четкости размерных штрихов погрешность длины, овеществленной прототипом метра, равна приблизительно 0 2 мк. Для всякого тела, имеющего кристаллическую структуру, возникает опасность изменения структуры и, кроме того, под влиянием ряда причин в нем могут возникать деформации, вызывающие изменения размера. При современном состоянии наших знаний такой единицей может быть длина волны X, определяемая при помощи просто получаемых спектральных линий, прежде всего красной линии кадмия. [21]
Это понятно, так как переход к новому эталону длины не может базироваться только на принципиальных соображениях общего характера и требует детального анализа погрешности предлагаемого метода. А добиться Малой погрешности столь сложных и многоступенчатых измерений и стандартизировать условия опыта оказалось совсем не просто. Так, например, на протяжении почти полувека в таких экспериментах использовалась исследованная Майкель-соном красная линия кадмия. Лишь в 1954 г. Международный конгресс метрологов решил принять в качестве эталона длину волны оранжевой линии ( X 6056А) изотопа криптона с массовым числом 86, которая позволяет обеспечить несколько большую точность интерферометрических измерений. Было установлено, что в одном метре укладывается 1 650 763 73 длины волны в вакууме этой линии изотопа криптона, и тем самым был определен первичный стандарт длины, с которым должны сравниваться все вторичные стандарты. [22]
В отличие от звездного интерферометра спектральный интерферометр основан на явлении интерференции при делении амплитуд ( разд. Основы его конструкции разработаны Майкельсоном в 1881 г. в связи с экспериментом по проверке возможности движения Земли относительно эфира. С этой целью он совместно с И. В. Морли ( исторический опыт Майкельсона-Морли) намеревался создать прибор большого размера. Но основные схемные решения были использованы для измерения спектральных длин волн ( позднее для эталонирования метра в единицах длины волны красной линии кадмия) и изучения тонкой структуры спектра. Именно эти спектроскопические приложения сохраняют свое значение и даже становятся все более важными в наши дни. [23]
Чем уже частотный участок спектра, выбранный для освещения интерферометра, тем при большей разности хода прекращается интерференция. Реально же существующие источники света излучают, как уже упоминалось, расширенные сложные спектральные линии. Поэтому для каждой спектральной линии в зависимости от ее строения и ширины существует своя предельная разность хода, при которой еще видна интерференция. Эта разность хода и называется пределом когерентности для данной спектральной линии. Так, для красной линии естественного кадмия предел когерентности наступает при разности хода 300 мм. Для специальных условий возбуждения предел когерентности, например, линий криптона достигает 600 - 780 мм. [24]
Дробную часть порядка интерференции в каждом отдельном случае можно найти экспериментально - либо по диаметрам колец при интерференции равного наклона, либо по смещениям полос при интерференции равной толщины. Передвигать зеркало при изменении разности хода следует так, чтобы оно оставалось строго параллельным своему первоначальному положению - в противном случае может нарушиться юстировка прибора. Избежать нарушения параллельности можно, если весьма точно изготовить механические детали прибора. Однако трудности получения направляющих с высокой степенью прямолинейности для больших раздвижений интерферометра заставляют, даже при наличии фотоэлектронных счетчиков интерференционных полос, отказаться от этого метода при большом числе полос. Метод непосредственного определения числа полос применим лишь для малых разностей хода. Вот почему Майкельсон, пользуясь этим методом при сравнениях с длиной волны красной линии кадмия, мог использовать только длину самого маленького - 0 39 мм - из специально изготовленных им эталонов. [25]