复旦大学大学物理力学课件Ch1-国际单位制

基本物理量及其SI单位基本物理量及其SI单位：Length mMass KgTime sCurrent ATemperatureKAmountofsubstanceMolLuminousintensity cdBasequantityNameSymbollengthmetermmasskilogram

kgtimesecondselectriccurrentampereAthermodynamictemperature

kelvinKamountofsubstancemolemolluminousintensitycandelacdSIbaseunit

铯原子的两个超精细能级跃迁所对应的辐射的频率为

=9192631770Hz所以

1s=9192631770/

1.SIunitoftime

秒(s)是铯Cs-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所发射的特征光周期的9192631770倍。铯原子钟典型的时间宇宙年龄 3×1017s

地球的年龄 1.3×1017

s人的平均寿命 2×109s一天 8.6×104s典型的分子旋转周期 1×10-12s最短粒子的寿命 10-25s普朗克时间 10-43

s2.SIunitoflengthTheprototypeofmeter1889年的第一届国际计量大会确定“米原器”为国际长度基准，它规定1米就是米原器在0oC时两端的两条刻线间的距离。米原器的精度可以达到0.1微米。铂铱合金的米原器国际计量局保存的米原器

米原器，保存在法国的国际计量局。世界各国都依照这个原器制作自己的标准原器，并且还要经常到巴黎来与原器进行校准。

1983年，联合国度量组织巴黎会议规定了新的“米”的定义：

一个标准米等于光在真空中(1/299792458秒)内所传播的距离。典型的长度可观察的宇宙半径 1026

m地球半径 6.4×106

m人的典型高度 1.8×100

m可见光波波长 6×10-7

m氢原子半径 5×10-11

m质子有效半径 1.2×10-15

m夸克半径 1×10-20

m普朗克长度 10-35

mInternationalPrototypeKilogram(IPK)法文名称LeGrandK

1889年确定的千克原器：一个高和直径均为39mm的圆柱，用90%platinum和10%iridium(Pt-Ir)合金做成，其密度约为21500kg/m3。

千克原器一共做了三个，选定其中之一作为国际千克原器。这个国际千克原器被国际计量局非常仔细地保存在特殊的地点，用三层玻璃罩好，最外一层玻璃罩里抽成半真空，以防空气和杂质进入。随后又复制了四十个铂铱合金圆柱体，经过与国际千克原器比对后，分发给各会员国作为国家基准。跟米原器一样，千克原器也要进行周期性的鉴定，以确保质量基准的稳定可靠。3.SIunitofmass千克原器---保存在巴黎附近Sèvres的国际度量衡局内(InternationalBureauofWeightsandMeasures)。

千克是最后一个靠人造实物而非基本物理特性来定义的物理量基准。

虽然，国际上也采用了一个原子质量单位(unifiedatomicmassunit)作为标准，但它并非SI单位。原子质量单位定义为：核素C-12的一个中性原子处于基态时静止质量的1/12，

符号为u。实验测得

1u=(1.6605402±0.0000010)×10-27Kg。

这个实物千克原器已经存放了118年，但它不够稳定，在最近一次检验时“神秘地”比原来轻了50微克。

IPK的不稳定影响到其它一连串许多物理量的基准。如力(N)、压强(Pa)、能量(J)、功率(W)、电流(A)、电荷(C)、电压(V)、磁感应强度(T)、磁通量(Weber)、以及

发光强度(cd)、流明和勒克斯等等。“千克”的重新定义一个长远的解决办法是给千克以重新定义，使得不同的实验室都可以重现千克标准。“Avogadro计划”

德、俄、澳大利亚等8国的科学家联合研究一个新的标准质量。历时5年，耗资200万欧元，制成一个“完美硅球”，它含有纯度为99.99%的硅-28原子，直径为9.375cm。

科学家们用制造核武器的离心机来提取硅-28，使其纯度达到

99.99%，然后将它运到德国的国家计量研究所制作硅晶体。随后，他们在澳大利亚英联邦科学和工业研究组织的实验室中将其打造成为精密的圆球。Avogadro计划：澳大利亚科学家手持一个1千克的Si单晶球，它是世界上人造的最圆的物体。典型的质量已知宇宙 1053

kg银河系 2.2×1041

kg太阳 2.0×1030

kg地球 6.0×1024

kg人 6.0×101

kg灰尘 6.7×10-10

kg烟草花叶病毒 2.3×10-1