تاريخ الوزن الشعري

خلال الثورة الفرنسية ، كان من المقرر استبدال وحدات القياس التقليدية بوحدات قياس ثابتة تستند إلى الظواهر الطبيعية. قبل قرن من الزمان ، فضّل العلماء استخدام بندول الثواني (بندول نصف دورته ثانية واحدة) كوحدة أساسية للطول ، ولكن تم رفض هذا الاقتراح بعد اكتشاف أن هذا الطول يختلف من مكان لآخر تبعًا للجاذبية المحلية. ثم تم اعتماد المتر ، الذي يُعرَّف بأنه جزء من عشرة ملايين من أقصر مسافة من القطب الشمالي إلى خط الاستواء مرورًا بباريس ، بافتراض تسطح الأرض بمقدار 1/334 . [ 1 ]
بعد قياس القوس الذي أجراه ديلامبر وميشان ، أُتيح المعيار الفرنسي الرسمي التاريخي للمتر في شكل " متر الأرشيف" ، وهو عبارة عن سبيكة بلاتينية محفوظة في باريس. وكان من المخطط أصلاً أيضاً تبسيط تعريف المتر عن طريق حساب عدد تأرجحات بندول طوله متر واحد خلال يوم واحد عند خط عرض 45 درجة. [ 2 ] إلا أن تبسيط تعريف وحدات الطول باستخدام البندول أثبت أنه أقل موثوقية من استخدام القطع الأثرية. [ 3 ] [ 4 ]
خلال منتصف القرن التاسع عشر، في أعقاب الثورة الأمريكية وإنهاء الاستعمار في الأمريكتين ، اكتسب المتر اعتماداً في الأمريكتين ، وخاصة في الاستخدام العلمي، وتم اعتماده رسمياً كوحدة قياس دولية بموجب اتفاقية المتر لعام 1875 في بداية الثورة الصناعية الثانية .
استُبدل مقياس الأرشيف ونسخه، مثل مقياس اللجنة ، ابتداءً من عام 1889 بمقياس معياري جديد مصنوع من البلاتين والإيريديوم ، ووُزِّعت 29 قضيبًا مُعايرةً وفقًا له على دول مختلفة. [ 5 ] وقد تضمن هذا التوحيد القياسي المُحسَّن تطوير معدات قياس متخصصة وتحديد مقياس حرارة قابل للتكرار. [ 6 ]
أتاح التقدم العلمي أخيرًا إمكانية تجريد تعريف المتر من المادة؛ ففي عام 1960، سمح تعريف جديد قائم على عدد محدد من أطوال موجات الضوء المنبعثة من انتقال محدد في الكريبتون-86، بجعل هذا المعيار متاحًا عالميًا عن طريق القياس. وفي عام 1983، تم تحديث هذا التعريف ليصبح طولًا مُحددًا بدلالة سرعة الضوء ؛ وأُعيدت صياغة هذا التعريف في عام 2019: [ 7 ]
المتر، ويرمز له بالرمز m، هو وحدة الطول في النظام الدولي للوحدات. ويُعرَّف بأخذ القيمة العددية الثابتة لسرعة الضوء في الفراغ c .299 792 458 عند التعبير عنها بوحدة m⋅s −1 ، حيث يتم تعريف الثانية من حيث تردد السيزيوم Δ ν Cs .
في الحالات التي لا تزال تُستخدم فيها وحدات قياس الطول التقليدية القديمة، يتم تعريفها الآن بالمتر – على سبيل المثال، تم تعريف الياردة رسميًا منذ عام 1959 على أنها تساوي 0.9144 متر بالضبط. [ 8 ] [ 9 ]
خلفية
تاريخياً، تباينت وحدات القياس بشكل كبير، حتى وإن حملت الاسم نفسه. قامت بعض الممالك والكيانات السياسية بتوحيد بعض القياسات، بينما في كيانات أخرى، مثل فرنسا قبل الثورة الفرنسية، ظلت الوحدات تختلف من مكان لآخر. خلال الثورة العلمية ، اقتُرحت مقاييس عالمية متعددة للطول، تستند إلى ظواهر طبيعية قابلة للتكرار، ولا سيما البندول والأرض.
الأعداد العشرية
اقترح سيمون ستيفن ، وهو عالم رياضيات فلمنكي، استخدام المقياس العشري للقياسات في عام 1586. [ 10 ] [ 11 ]
البندول الثاني والأرض
في القرن الثامن عشر، نظمت الأكاديمية الفرنسية للعلوم أعمالاً في علم الخرائط والجيوديسيا ، شملت قياس حجم وشكل الأرض. [ 12 ] ومن خلال المسوحات التي أُجريت في الإكوادور ولابلاند ، تبيّن أن الأرض ليست كرة كاملة، بل هي شكل بيضاوي مفلطح ، كما استنتج نيوتن من تغيرات طول بندول الثواني مع خط العرض . [ 13 ]
في حوالي عام 1602، لاحظ غاليليو أن التأرجح المنتظم للبندول يعتمد على طوله. [ 14 ] وفي عام 1645، حدد جيوفاني باتيستا ريتشيولي طول بندول يتأرجح ثانية واحدة في كل اتجاه، وهو ما يُعرف بـ" بندول الثواني ". [ 15 ]
في عام 1671، اقترح جان بيكار هذا الطول كوحدة قياس تُسمى " الشعاع الفلكي" ( Rayon Astronomique ). [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] وفي عام 1675، اقترح تيتو ليفيو بوراتيني تسميته "المترو الكاثوليكي " (metro cattolico). [ 19 ] إلا أنه في الفترة ما بين 1671 و1673، اكتشف الفلكي جان ريشر أن طول بندول الثواني يختلف من مكان لآخر تبعًا لخط العرض. [ 20 ] [ 18 ]
في تسعينيات القرن الثامن عشر، لم يرغب العلماء الفرنسيون في إدخال بُعد آخر ( الزمن ) في تعريف وحدة الطول ، [ 2 ] التي كانت الوحدة التي بُني عليها النظام المتري ( المتر والكيلوغرام ) . [ 21 ] ومع ذلك، فقد خُطط في الأصل أيضًا لتجريد تعريف المتر من المادة عن طريق حساب عدد تأرجحات بندول طوله متر واحد خلال يوم واحد (86400 ثانية)، في فراغ، عند مستوى سطح البحر، عند درجة حرارة ذوبان الجليد، وعند خط عرض 45 درجة. [ 2 ]
أُضيفت الوحدة الثانية إلى النظام بناءً على اقتراح كارل فريدريش جاوس في عام 1832، والذي يقضي بإنشاء نظام للوحدات المطلقة على أساس الوحدات الأساسية الثلاث للطول والكتلة والزمن. [ 22 ]
مركز الأرشيف
في عام ١٧٩٠، خلال الثورة الفرنسية ، كلّف المؤتمر الوطني الأكاديمية الفرنسية للعلوم بإصلاح وحدات القياس. شكّلت الأكاديمية لجنةً رفضت استخدام البندول كوحدة للطول [ ٢٣ ] ، وقررت أن يكون المقياس الجديد مساويًا لجزء من عشرة ملايين من المسافة بين القطب الشمالي وخط الاستواء (ربع محيط الأرض). وكان من المقرر قياس هذه المسافة على طول خط الزوال المار بمركز مرصد باريس . [ ٢٤ ] [ ٢٥ ]

ومع ذلك، ريثما يتم الانتهاء من ذلك العمل، تم استخدام قياس من دونكيرك على القناة الإنجليزية إلى كوليور على ساحل البحر الأبيض المتوسط تم إجراؤه في عام 1740، وبعد صدور تشريع في 7 أبريل 1795، [ 27 ] تم توزيع قضبان معدنية مؤقتة بالمتر في فرنسا في الفترة 1795-1796. [ 28 ]

في عام ١٧٩٩، اكتمل قياس جزء من خط الزوال، من دونكيرك إلى برشلونة ، وحُسب تصحيح لشكل الأرض غير الكروي بناءً على هذا القياس ومسح آخر. [ ٢٩ ] [ ٢٢ ] وبناءً على ذلك، صُنع قضيب متري من البلاتين ، واعتُمد قانونًا كمقياس المتر الأساسي. حُفظ هذا المقياس في الأرشيف الوطني، وعُرف باسم " متر الأرشيف" . [ ٣٠ ] كما صُنع متر بلاتيني آخر، مُعايرًا وفقًا لمقياس الأرشيف ، واثنا عشر مترًا حديديًا كمعايير ثانوية. [ ٣١ ]
التبني
في القرن التاسع عشر، تم ابتكار أدوات قياس معايرة على المتر لرسم الخرائط الأمريكية والإسبانية والمصرية .
تم جلب أحد معايير المتر الحديدي إلى الولايات المتحدة في عام 1805. [ 32 ] وأصبح يُعرف باسم "مقياس اللجنة" في الولايات المتحدة، وكان بمثابة معيار للطول في هيئة المسح الساحلي للولايات المتحدة حتى عام 1890. [ 33 ] [ 32 ] [ 34 ]
في عام 1855، فازت خريطة دوفور (بالفرنسية: Carte Dufour )، وهي أول خريطة طبوغرافية لسويسرا اعتمدت المتر كوحدة قياس للطول، بالميدالية الذهبية في المعرض العالمي. [ 35 ] [ 36 ] وعلى هامش المعرض العالمي (1855) والمؤتمر الثاني للإحصاء الذي عُقد في باريس، تأسست جمعية عام 1855 بهدف وضع نظام عشري موحد للقياسات والأوزان والعملات. [ 1 ] كما شُكّلت لجنة للأوزان والمقاييس والعملات (بالفرنسية: Comité des poids, mesures et monnaies ) خلال المعرض العالمي (1867) في باريس، ودعت إلى اعتماد النظام المتري دوليًا. [ 37 ] [ 1 ]
في الولايات المتحدة، سمح قانون النظام المتري لعام 1866 باستخدام المتر في الولايات المتحدة، [ 38 ] وفي عام 1867 اقترح المؤتمر العام للقياس القوسي الأوروبي (بالألمانية: Europäische Gradmessung ) إنشاء المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . [ 39 ] [ 40 ]
في عام ١٨٦٩، أرسلت أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم تقريرًا تدعو فيه نظيرتها الفرنسية إلى اتخاذ إجراءات مشتركة لضمان الاستخدام العالمي للنظام المتري في جميع الأعمال العلمية. [ ٤ ] وقد لفتت الأكاديمية الفرنسية للعلوم ومكتب خطوط الطول في باريس انتباه الحكومة الفرنسية إلى هذه المسألة. وفي العام نفسه، وجّه نابليون الثالث دعوات للانضمام إلى اللجنة الدولية للمتر . [ ٣٧ ]
دعت اللجنة إلى إنشاء نموذج أولي دولي جديد للمتر يكون طوله أقرب ما يمكن إلى طول متر الأرشيف، وإلى وضع نظام يمكن من خلاله مقارنة المعايير الوطنية به. [ 4 ]
في اتفاقية المتر لعام 1875، تم اعتماد المتر كوحدة علمية دولية للطول.
عداد نموذجي دولي
في أواخر القرن التاسع عشر، صُنع متر معياري دولي جديد، يُسمى "النموذج الأولي"، [ a ] إلى جانب نسخ منه لتكون بمثابة معايير وطنية. كان هذا المتر "معيارًا خطيًا": عُرِّف المتر بأنه المسافة بين خطين مُحدَّدين على الشريط، بحيث لا يُؤخذ أي تآكل في الأطراف بعين الاعتبار. [ 21 ] [ 1 ] عند استبدال المقاييس المعيارية البريطانية بعد حريق البرلمان ، وضع ويليام سيمز مبدأً، ألهم هنري تريسكا ، وهو وضع علامات على الخطوط التي تُشير إلى طول الوحدة على المستوى المحايد للمعيار. [ 4 ]
كان هذا المشروع على حافة التكنولوجيا. صُنعت القضبان من سبيكة خاصة، 90% بلاتين و10% إيريديوم ، وهي أصلب بكثير من البلاتين النقي، ولها مقطع عرضي خاص على شكل حرف X ( مقطع تريسكا ، نسبةً إلى المهندس الفرنسي هنري تريسكا) لتقليل تأثيرات الإجهاد الالتوائي أثناء مقارنات الطول. [ 9 ] [ 1 ] لم تكن المسبوكات الأولى مُرضية، فأُسندت المهمة إلى شركة جونسون ماثي في لندن ، التي نجحت في إنتاج ثلاثين قضيبًا بالمواصفات المطلوبة. أحد هذه القضبان، رقم 6، تبيّن أنه مطابق في الطول لمتر الأرشيف ، وتم اعتماده كنموذج دولي للمتر في الاجتماع الأول للجنة العامة للأوزان والمقاييس (CGPM) عام 1889. أما القضبان الأخرى، التي تمت معايرتها وفقًا للنموذج الدولي، فقد وُزّعت على الدول الموقعة على اتفاقية المتر لاستخدامها كمعايير وطنية. [ 41 ] على سبيل المثال، استلمت الولايات المتحدة القضيب رقم 27 بطول مُعاير قدره 0.9999984 م ± 0.2 ميكرومتر ( أقصر بمقدار 1.6 ميكرومتر من النموذج الأولي الدولي). [ 42 ] [ 1 ]
بما أن أطوال القضبان تتغير بتغير درجة الحرارة، فإن القياسات الدقيقة تتطلب درجات حرارة معروفة ومستقرة، وقد تتأثر حتى بحرارة جسم العالم، [ 43 ] لذلك تم تزويد العدادات القياسية بمقاييس حرارة دقيقة. [ 44 ]
أُجريت أول (والوحيدة) مقارنة لاحقة بين المعايير الوطنية والنموذج الدولي بين عامي 1921 و1936، [ 9 ] [ 41 ] وأشارت إلى أن تعريف المتر ظلّ دقيقًا في حدود 0.2 ميكرومتر. [ 45 ] في ذلك الوقت، تقرر ضرورة وضع تعريف أكثر دقة للمتر (إذ نصّ قرار عام 1889 على أن "النموذج، عند درجة حرارة ذوبان الجليد، سيمثل من الآن فصاعدًا وحدة الطول المترية")، وقد تم الاتفاق على ذلك في المؤتمر العام السابع للأوزان والمقاييس عام 1927. [ 46 ]
وحدة الطول هي المتر، والتي تُعرَّف بالمسافة، عند 0 درجة، بين محوري الخطين المركزيين المحددين على قضيب البلاتين والإيريديوم المحفوظ في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، والذي أعلن عنه المؤتمر العام الأول للأوزان والمقاييس كنموذج أولي للمتر ، ويخضع هذا القضيب للضغط الجوي القياسي، ويتم دعمه على أسطوانتين بقطر لا يقل عن سنتيمتر واحد، موضوعتين بشكل متناظر في نفس المستوى الأفقي على مسافة 571 ملم من بعضهما البعض.
تقع نقاط الدعم هذه عند نقاط بيسل في النموذج الأولي - وهي نقاط الدعم التي تفصل بينها مسافة 0.5594 من الطول الإجمالي للقضيب، [ 47 ] مما يقلل من تقصير القضيب نتيجة انحنائه تحت وزنه. [ 48 ] ولأن النموذج الأولي عبارة عن معيار خطي، فإن طوله الكامل يبلغ 102 سم، أي أطول بقليل من متر واحد. [ 49 ] [ 50 ] ويبلغ قياس مقطعه العرضي 16 مم × 16 مم. [ 51 ]
إن تمثيل وحدة الطول بالمسافة بين خطين دقيقين على سطح قضيب معدني عند درجة حرارة معينة لا يخلو من عدم اليقين والخطأ المحتمل، نظرًا لصعوبة معرفة درجة حرارة القضيب بدقة في أي لحظة. كما أن نقل هذه الوحدة، أو مضاعف لها، إلى قضيب قياس سيتأثر ليس فقط بأخطاء الرصد، بل أيضًا بأخطاء ناتجة عن عدم اليقين في درجة حرارة كلا القضيبين. إذا لم يكن قضيب القياس مُعدِّلًا ذاتيًا لدرجة الحرارة، فيجب تحديد تمدده من خلال تجارب دقيقة للغاية. يجب دراسة موازين الحرارة اللازمة لهذا الغرض بعناية فائقة، وتحديد أخطاء القسمة وخطأ المؤشر فيها. [ 52 ] في القرن التاسع عشر، أظهرت مقارنات دقيقة مع عدة وحدات قياس قياسية أن متر الأرشيف لم يكن مساويًا تمامًا للمتر القانوني أو 443.296 خطًا من تويس بيرو، بل كان، بتقريب الأرقام، أقصر بمقدار 1/75000 من الطول، [ 13 ] أو ما يقارب 0.013 مليمتر. علاوة على ذلك، نعلم الآن أن المتر أقصر بمقدار 0.197 مليمتر مما ينبغي أن يكون عليه وفقًا لتعريفه الأصلي المقترح، ويعود ذلك أساسًا إلى عدم مراعاة الانحراف الرأسي في الطرف الجنوبي من قياس القوس لديلامبر وميشان . [ 53 ] [ 54 ]
من القضبان القياسية إلى طول موجة الضوء
ساهمت أعمال تشارلز ساندرز بيرس في تعزيز مكانة العلوم الأمريكية في طليعة علم القياس العالمي. فإلى جانب مقارناته بين أدوات المتر ومساهماته في علم الجاذبية من خلال تطوير البندول العكسي ، كان بيرس أول من ربط المتر تجريبياً بطول موجة خط طيفي. ووفقاً له، يمكن مقارنة الطول القياسي بطول موجة ضوئية يتم تحديدها بواسطة خط في الطيف الشمسي . وسرعان ما تبنى ألبرت أبراهام ميكلسون هذه الفكرة وطورها. [ 3 ] [ 55 ]
خيارات التداخل

أُجريت أولى القياسات التداخلية باستخدام النموذج الأولي الدولي للمقياس من قِبل ألبرت أ . ميكلسون وجان رينيه بينوا (1892-1893) [ 56 ] وبينوا وفابري وبيرو (1906) [ 57 ] ، وكلاهما باستخدام الخط الأحمر للكادميوم . وقد أدت هذه النتائج، التي حددت طول موجة خط الكادميوم ( λ ≈ 644 نانومتر)، إلى تعريف الأنجستروم كوحدة طول ثانوية للقياسات الطيفية، أولاً من قِبل الاتحاد الدولي للتعاون في أبحاث الطاقة الشمسية (1907) [ 58 ] ولاحقاً من قِبل اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (1927). [ 41 ] [ 59 ] كان عمل ميكلسون في "قياس" النموذج الأولي للمتر بدقة تصل إلى 1/10 من الطول الموجي ( < 0.1 ميكرومتر) أحد الأسباب التي أهّلته لنيل جائزة نوبل في الفيزياء عام 1907. [ 9 ] [ 41 ] [ 60 ]
بحلول خمسينيات القرن العشرين، أصبحت تقنية التداخل الضوئي الطريقة المُفضلة لقياس الأطوال بدقة، إلا أن نظام الوحدات المُستخدمة ظل يُشكل عائقًا عمليًا. فوحدة الأنجستروم هي الوحدة الطبيعية للتعبير عن الطول المُقاس بالتداخل الضوئي، ولكن كان لا بد من تحويل هذه النتيجة إلى أمتار باستخدام معامل تحويل تجريبي - وهو طول موجة الضوء المُستخدم، ولكن مُقاسًا بالأمتار بدلًا من الأنجستروم. وقد أضاف هذا هامش خطأ إضافيًا إلى أي نتيجة طول مُقاسة بالأمتار، بالإضافة إلى هامش الخطأ في قياس التداخل الضوئي نفسه.
كان الحل هو تعريف المتر بنفس طريقة تعريف الأنجستروم عام 1907، أي بدلالة أفضل طول موجي متاح للتداخل. أظهرت التطورات في كل من التقنية التجريبية والنظرية أن خط الكادميوم هو في الواقع مجموعة من الخطوط المتقاربة، وأن هذا يعود إلى وجود نظائر مختلفة في الكادميوم الطبيعي (ثمانية نظائر إجمالاً). وللحصول على خط محدد بدقة عالية، كان من الضروري استخدام مصدر أحادي النظائر، ويجب أن يحتوي هذا المصدر على نظير ذي عدد زوجي من البروتونات والنيوترونات (بحيث يكون اللف المغزلي النووي صفراً ). [ 9 ]
تفي العديد من نظائر الكادميوم والكريبتون والزئبق بشرط انعدام الدوران النووي ولها خطوط ساطعة في المنطقة المرئية من الطيف .
معيار الكريبتون
الكريبتون غاز في درجة حرارة الغرفة، مما يسمح بتخصيب نظائري أسهل ودرجات حرارة تشغيل أقل للمصباح (مما يقلل من اتساع الخط بسبب تأثير دوبلر )، ولذلك تقرر اختيار الخط البرتقالي للكريبتون-86 ( λ ≈ 606 نانومتر) كمعيار جديد للطول الموجي. [ 9 ] [ 61 ]
وبناءً على ذلك، وافق المؤتمر العام الحادي عشر للأوزان والمقاييس في عام 1960 على تعريف جديد للمتر: [ 46 ]
المتر هو الطول الذي يساوي 1650763.73 طول موجة في الفراغ للإشعاع المقابل للانتقال بين المستويين 2p 10 و 5d 5 لذرة الكريبتون 86.
لم يُجرَ قياس طول موجة خط الكريبتون مباشرةً باستخدام المتر النموذجي الدولي؛ بل حُدِّدت نسبة طول موجة خط الكريبتون إلى طول موجة خط الكادميوم في الفراغ. ثم قُورنت هذه النسبة بقياس فابري-بيرو لطول موجة خط الكادميوم في الهواء عام ١٩٠٦ (مع تصحيح معامل انكسار الهواء). [ ٩ ] [ ٤٥ ] وبهذه الطريقة، أمكن تتبع التعريف الجديد للمتر إلى كلٍّ من المتر النموذجي القديم والتعريف القديم للأنجستروم.
معيار سرعة الضوء
كان مصباح تفريغ الكريبتون-86، الذي يعمل عند النقطة الثلاثية للنيتروجين (63.14 كلفن، -210.01 درجة مئوية)، أحدث مصدر ضوئي في مجال قياس التداخل الضوئي عام 1960، لكن سرعان ما حلّ محله اختراع جديد: الليزر ، الذي صُممت أول نسخة عاملة منه في نفس عام إعادة تعريف المتر. [ 62 ] يتميز ضوء الليزر عادةً بأنه أحادي اللون بدرجة عالية، كما أنه متماسك (جميع أجزائه لها نفس الطور ، على عكس ضوء مصباح التفريغ)، وكلاهما مفيد لقياس التداخل الضوئي. [ 9 ]
تم إثبات قصور معيار الكريبتون من خلال قياس طول موجة الضوء المنبعث من ليزر هيليوم-نيون مُثبَّت بالميثان ( λ ≈ 3.39 ميكرومتر). وُجِد أن خط الكريبتون غير متناظر، لذا يمكن الحصول على أطوال موجية مختلفة لضوء الليزر اعتمادًا على النقطة المرجعية على خط الكريبتون. [ ب ] كما أثر عدم التناظر على دقة قياس الأطوال الموجية. [ 63 ] [ 64 ]
أتاحت التطورات في مجال الإلكترونيات لأول مرة قياس تردد الضوء في نطاق الطيف المرئي أو بالقرب منه، بدلاً من استنتاج التردد من الطول الموجي وسرعة الضوء . ورغم أن ترددات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء كانت لا تزال مرتفعة للغاية بحيث يتعذر قياسها مباشرة، فقد أمكن إنشاء سلسلة من ترددات الليزر التي، من خلال عملية ضرب مناسبة، لا تختلف عن بعضها إلا بتردد قابل للقياس المباشر في نطاق الموجات الميكروية . وقد وُجد أن تردد الضوء الصادر من الليزر المُثبَّت بالميثان يبلغ 88.376181627(50) تيراهيرتز. [ 63 ] [ 65 ]
تُعدّ القياسات المستقلة للتردد والطول الموجي، في الواقع، قياسًا لسرعة الضوء ( c = fλ )، وقد أعطت نتائج الليزر المُثبَّت بالميثان قيمةً لسرعة الضوء بدقةٍ أقلّ بنحو 100 مرة من القياسات السابقة في نطاق الموجات الميكروية. أو بعبارةٍ أخرى، أعطت النتائج قيمتين لسرعة الضوء، اعتمادًا على النقطة المختارة على خط الكريبتون لتحديد المتر. [ c ] وقد حُلّ هذا الغموض في عام 1975، عندما أقرّت اللجنة العامة الخامسة عشرة للأوزان والمقاييس قيمةً تقليديةً لسرعة الضوء تبلغ 299,792,458 مترًا في الثانية . [ 66 ]
مع ذلك، كان ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث من ليزر مُثبَّت بالميثان غير ملائم للاستخدام في قياس التداخل العملي. ولم تصل سلسلة قياسات التردد إلى خط 633 نانومتر لليزر الهيليوم-نيون، المُثبَّت باستخدام اليود الجزيئي ، إلا في عام 1983. [ 67 ] [ 68 ] وفي العام نفسه، اعتمدت اللجنة العامة السابعة عشرة للأوزان والمقاييس تعريفًا للمتر، استنادًا إلى القيمة التقليدية لسرعة الضوء لعام 1975: [ 69 ]
- المتر هو طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ خلال فترة زمنية قدرها 1 ⁄ 299,792,458 من الثانية.
تمت إعادة صياغة هذا التعريف في عام 2019: [ 7 ]
- المتر، ويرمز له بالرمز m، هو وحدة الطول في النظام الدولي للوحدات. ويُعرَّف بأخذ القيمة العددية الثابتة لسرعة الضوء في الفراغ c .299 792 458 عند التعبير عنها بوحدة m⋅s −1 ، حيث يتم تعريف الثانية من حيث تردد السيزيوم Δ ν Cs .
حظي مفهوم تعريف وحدة الطول بدلالة الزمن ببعض التعليقات. [ 70 ] في كلتا الحالتين، تكمن المشكلة العملية في إمكانية قياس الزمن بدقة أكبر من قياس الطول (جزء واحد من 10^ 13 للثانية باستخدام ساعة السيزيوم، مقابل أربعة أجزاء من 10 ^9 للمتر في عام 1983). [ 59 ] [ 70 ] كما أن التعريف بدلالة سرعة الضوء يعني إمكانية استخدام أي مصدر ضوئي ذي تردد معروف لتصنيع المتر ، بدلاً من تحديد مصدر "مفضل" مسبقاً. ونظراً لوجود أكثر من 22000 خط طيفي في الطيف المرئي لليود، يمكن استخدام أي منها لتثبيت مصدر الليزر، فإن مزايا المرونة واضحة. [ 70 ]
ملخص التعريفات منذ عام 1798
| أساس التعريف | تاريخ | عدم يقين مطلق | عدم اليقين النسبي |
|---|---|---|---|
| ١ / ١٠,٠٠٠,٠٠٠ جزء من نصف خط الزوال ، قياس ديلامبر وميشان | 1798 | 0.5–0.1 مم | 10 −4 |
| أول نموذج أولي لشريط Mètre des Archives البلاتيني القياسي | 1799 | 0.05–0.01 مم | 10 −5 |
| قضيب من البلاتين والإيريديوم عند نقطة انصهار الجليد ( المؤتمر العالمي الأول للقياسات الدقيقة ) | 1889 | 0.2–0.1 ميكرومتر | 10 −7 |
| قضيب من البلاتين والإيريديوم عند نقطة انصهار الجليد، والضغط الجوي، مدعوم بأسطوانتين (المؤتمر السابع للمقاييس العالمية للقياس) | 1927 | غير متوفر | غير متوفر |
| 1,650,763.73 طول موجة من الضوء من انتقال محدد في الكريبتون-86 (المؤتمر الحادي عشر للفيزياء العامة) | 1960 | 0.01–0.005 ميكرومتر | 10 −8 |
| طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ في 1 ⁄ 299,792,458 من الثانية (المؤتمر السابع عشر للقياسات العامة ... | 1983 | 0.1 نانومتر | 10 −10 |
انظر أيضاً
ملحوظات
- ↑ لا يعني مصطلح "النموذج الأولي" أنه كان الأول في سلسلة وأن المقاييس القياسية الأخرى ستأتي بعده: كان مقياس "النموذج الأولي" هو الذي جاء أولاً في سلسلة المقارنات، وهو المقياس الذي تمت مقارنة جميع المعايير الأخرى به.
- ↑ باعتبار نقطة أعلى شدة كطول موجي مرجعي، كان لخط الميثان طول موجي قدره 3.392 231 404(12) ميكرومتر؛ وباعتبار نقطة المتوسط المرجح بالشدة ("مركز الثقل") لخط الكريبتون كمعيار، فإن الطول الموجي لخط الميثان هو 3.392 231 376(12) ميكرومتر.
- ↑ كانت سرعة الضوء المقاسة 2997924562(11) كم/ ث لتعريف "مركز الثقل" و 2997924587(11) كم/ث لتعريف الحد الأقصى للشدة، مع عدم يقين نسبي u r = 3.5 × 10 −9 .
مراجع
- 1 2 3 4 5 6 7 كوين، تي جيه (2012). من القطع الأثرية إلى الذرات: المكتب الدولي للأوزان والمقاييس والبحث عن معايير القياس النهائية . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. الصفحات 12-14 ، 8-12 ، 49-72 ، 106-108 ، 144-147 . ISBN 978-0-19-990991-9. OCLC 861693071 .
- 1 2 3 بيجوردان، غيوم (1907). "Sur la mesure de la méridienne de France، à la fin du XVIIIe siècle، pour la déterminating du mètre" . النشرة الفلكية، مرصد باريس . 24 (1): 330-336 . دوى : 10.3406/bastr.1907.12442 .
- 1 2 كريز، روبرت ب. (1 ديسمبر 2009). "تشارلز ساندرز بيرس وأول معيار قياس مطلق" . فيزياء اليوم . 62 (12): 39-44 . Bibcode : 2009PhT....62l..39C . doi : 10.1063/1.3273015 . ISSN 0031-9228 .
- 1 2 3 4 غيوم، إد (1916). "هل النظام المتري في خطر؟" . علم الفلك . 30 : 242 – 249. بيب كود : 1916LAstr..30..242G . ISSN 0004-6302 .
- ↑ "المكتب الدولي للأوزان والمقاييس - اللجنة الدولية للمتر" . www.bipm.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 نوفمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 نوفمبر 2019 .
- ^ "BIPM – تعريف المقياس" . www.bipm.org . أرشفة من الأصلي في 30 أبريل 2017 . تم الاسترجاع في 17 يونيو 2019 .
- 1 2 "الطبعة التاسعة من كتيب النظام الدولي للوحدات" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . 2019. ص 131.
- ↑ "تحسين قيم الياردة والرطل - الرابطة المترية الأمريكية" . usma.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 مايو 2026 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 نيلسون، روبرت أ. (ديسمبر 1981). "أسس النظام الدولي للوحدات (SI)" (ملف PDF) . مُعلِّم الفيزياء . 19 (9): 596-613 . Bibcode : 1981PhTea..19..596N . doi : 10.1119/1.2340901 .
- ^ كانتور ، موريتز (1911). . الموسوعة البريطانية . المجلد. 25 ( الطبعة الحادية عشرة). ص 910 – 911.
- ↑ "سايمون ستيفن - سيرة ذاتية" . تاريخ الرياضيات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2025 .
- ↑ "أكاديمية العلوم" . www.britannica.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2025 .
- 1 2 . الموسوعة البريطانية . المجلد 8 ( الطبعة الحادية عشرة). 1911. الصفحات 801-813 .
- ↑ "متحف غاليليو - نظرة معمقة - البندول" . catalogue.museogalileo.it . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يناير 2025 .
- ^ جيدج ، دينيس (2011). لو متر دو العالم . باريس: إد. دو سيويل. ص. 38. ردمك 978-2-7578-2490-0. OCLC 758713673 .
- ^ بيكارد ، جان (1671). قياس الأرض (بالفرنسية). ص 3 – 4 – عبر جاليكا .
- ^ بيكارد ، جان (1671). قياس الأرض (بالفرنسية). ص. 23 . تم الاسترجاع 5 سبتمبر 2018 – عبر جاليكا .
- 1 2 بوينتينغ، جون هنري؛ طومسون، جوزيف جون (1907). كتاب في الفيزياء: خصائص المادة ( الطبعة الرابعة). لندن: تشارلز غريفين. ص 9، 20.
- ↑ لوسيندو، خورخي (23 أبريل 2020). قرون من الاختراعات: موسوعة وتاريخ الاختراعات . خورخي لوسيندو. ص 246. تم الاطلاع عليه في 2 أغسطس 2021 .
- ^ "العلم 1791، التبني الثوري للمتر" . humanite.fr (بالفرنسية). 25 مارس 2021 . تم الاسترجاع في 3 أغسطس 2021 .
- 1 2 فيشر، ستيفان (يونيو 2010). Du Pied au Mètre du Marc au Kilo (PDF) (بالفرنسية) ( طبعة 2020). جنيف: متحف تاريخ العلوم. ص. 16. ISSN 2673-6586 .
- 1 2 ديباربات, سوزان ; كوين ، تيري (1 يناير 2019). "أصول النظام المتري في فرنسا واتفاقية المتر لعام 1875، التي كشفت عن الطريق إلى النظام الدولي للوحدات ومراجعة عام 2018" . Comptes Rendus Physique . 20 (1): 6– 21. بيب كود : 2019CRPhy..20....6D . دوى : 10.1016/j.crhy.2018.12.002 . ردمك 1631-0705 . S2CID 126724939 .
- ^ لاروس، بيير، أد. (1874)، “Métrique”، القاموس الكبير العالمي du XIXe siècle ، المجلد. 11، باريس: بيير لاروس، ص 163 – 164
- ^ "تاريخ الوحدات | الشبكة الوطنية للمقاييس الفرنسية" . Metrologie-francaise.lne.fr . تم الاسترجاع في 6 أكتوبر 2023 .
- ↑ راماني، مادفي (24 سبتمبر 2018). "كيف ابتكرت فرنسا النظام المتري" . www.bbc.com . تاريخ الاطلاع: 21 مايو 2019 .
- ↑ اللوحة الجدارية بجوار العداد.
- ^ موري ، جان بيير (2007). "القوانين الكبرى للجمهورية: الإجراءات الجمهورية" . Digithèque de matériaux juridiques و politiques .
- ↑ مجلس المؤتمر الصناعي الوطني (1921). النظام المتري مقابل النظام الإنجليزي للأوزان والمقاييس... شركة سينشري ، الصفحات 10-11 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أبريل 2011 .
- ↑ نيبلوم، يوكا (25 أبريل 2023). "كيف اكتسب المتر طوله النهائي؟" . مجلة GEM - المجلة الدولية للجغرافيا الرياضية . 14 (1) 10. Bibcode : 2023IJGm...14...10N . doi : 10.1007/s13137-023-00218-9 . ISSN 1869-2680 .
- ^ بيجوردان ، غيوم (1901). النظام المتري للأوزان والقياسات؛ تم تأسيسها وانتشارها تدريجيًا، مع تاريخ العمليات التي ساعدت في تحديد المتر والكيلوغرام . باريس: غوتييه فيلار. ص 8 ، 158-159 ، 176-177 .
- ^ وولف ، إم سي (1882). Recherches historiques sur les étalons de poids et mesures de l'observatoire et les appareils qui ont servi a les construire (باللغة الفرنسية). باريس: غوتييه فيلار. ص 7 – 8، 20، 32. OCLC 16069502 .
- 1 2 3 منشور خاص من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي. 1966. ص 529.
- ↑ كاجوري، فلوريان (1921). "الجيوديسيا السويسرية ومسح السواحل الأمريكية" . المجلة العلمية الشهرية . 13 (2): 117-129 . رمز Bibcode : 1921SciMo..13..117C . الرقم الدولي الموحد للدوريات 0096-3771 .
- ↑ كلارك، ألكسندر روس؛ جيمس، هنري (1 يناير 1873). "الثالث عشر. نتائج مقارنات معايير الطول في إنجلترا والنمسا وإسبانيا والولايات المتحدة ورأس الرجاء الصالح، ومعيار روسي ثانٍ، أُجريت في مكتب مسح الذخائر في ساوثهامبتون. مع مقدمة وملاحظات حول مقاييس الطول اليونانية والمصرية بقلم السير هنري جيمس" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن (163): 445-469 . doi : 10.1098/rstl.1873.0014 . ISSN 0261-0523 .
- ^ أبلانالب ، أندريج (14 يوليو 2019). "هنري دوفور وآخرون من سويسرا" . المتحف الوطني - مدونة sur l'histoire suisse (باللغة الألمانية). مؤرشفة من الأصلي في 25 ديسمبر 2024 . تم الاسترجاع في 25 يناير 2025 .
- ^ دوفور، ج.-ح. (1861). "Notice sur la carte de la Suisse Dressée par l'État Major Fédéral" . لو غلوب. Revue genevoise de géographie . 2 (1): 5– 22. دوي : 10.3406/globe.1861.7582 .
- 1 2 "التاريخ - المكتب الدولي للأوزان والمقاييس 150" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يناير 2025 .
- ↑ "قانون النظام المتري لعام 1866 - جمعية النظام المتري الأمريكية" . usma.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مارس 2021 .
- ^ Bericht über die Verhandlungen der vom 30. سبتمبر مكرر 7. أكتوبر 1867 zu BERLIN abgehaltenen allgemeinen Conferenz der Europäischen Gradmessung (PDF) (في المانيا). برلين: المكتب المركزي der Europäischen Gradmessung. 1868. ص 123 – 134.
- ↑ كوين، تيري (2019). "دور فيلهلم فورستر في اتفاقية المتر لعام 1875 وفي السنوات الأولى للجنة الدولية للأوزان والمقاييس" . حوليات الفيزياء . 531 (5) 1800355: 2. رمز Bibcode : 2019AnP...53100355Q . doi : 10.1002/andp.201800355 . ISSN 1521-3889 . S2CID 125240402 .
- 1 2 3 4 "المكتب الدولي للأوزان والمقاييس وتطور تعريف المتر" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أغسطس 2016 .
- ↑ "النموذج الوطني للعداد رقم 27" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . مؤرشف من الأصل في 16 سبتمبر 2008. تم الاطلاع عليه في 17 أغسطس 2010 .
- ^ غيوم ، تشارلز إدوارد (11 ديسمبر 1920). "محاضرة نوبل: إنفار وإلينفار" . جائزة نوبل . ص. 445 . تم الاسترجاع في 21 مايو 2020 .
- ↑ Comptes rendus des séances de la... Conférence générale des poids et mesures (بالفرنسية). غوتييه فيلارز. 1890. ص. 25.
- 1 2 باريل، هـ. (1962). "المتر". الفيزياء المعاصرة . 3 (6): 415-434 . Bibcode : 1962ConPh...3..415B . doi : 10.1080/00107516208217499 .
- 1 2 المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (2006)، النظام الدولي للوحدات (SI) (ملف PDF) (الطبعة الثامنة )، الصفحات 142-143 ، 148، ISBN 92-822-2213-6تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 4 يونيو 2021 ، وتم استرجاعه في 16 ديسمبر 2021
- ↑ فيلبس، إف إم الثالث (1966). "نقاط إيري لشريط متري". المجلة الأمريكية للفيزياء . 34 (5): 419-422 . Bibcode : 1966AmJPh..34..419P . doi : 10.1119/1.1973011 .
- ↑ بيج، تشيستر هـ.؛ فيغورو، بول، محرران. (1975). المكتب الدولي للأوزان والمقاييس، 1875-1975: ترجمة المجلد المئوي للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس (ملف PDF) . وزارة التجارة الأمريكية، المكتب الوطني للمعايير. ص 67.
- ↑ "نموذج طبق الأصل لمقياس المتر التابع للمكتب الوطني للمعايير" . مؤسسة سميثسونيان .
هذا القضيب المصنوع من الألومنيوم، ذو المقطع العرضي على شكل حرف X، هو نسخة طبق الأصل من النموذج الأولي للمتر الدولي المصنوع من البلاتين والموجود في باريس، والذي استُخدم كمعيار للنظام المتري من عام 1889 إلى عام 1960. ... وكما هو الحال في مقياس المتر الفعلي، يبلغ طول القضيب 102 سنتيمتر، وتوجد علامات على بُعد سنتيمتر واحد من كل طرف على هذا الجانب لإظهار الطول الدقيق للمتر.
- ↑ الاتجاه العام للمؤسسات. "Histoire du mètre" [ تاريخ المتر ] (بالفرنسية). مؤرشفة من الأصلي في 4 يونيو 2024 . تم الاسترجاع في 27 أغسطس 2024 .
- ↑ غوبتا، إس في (2020). وحدات القياس: التاريخ، والأساسيات، وإعادة تعريف وحدات النظام الدولي للوحدات (الطبعة الثانية) . سبرينغر. ص 108.
- ↑ كلارك، ألكسندر روس ؛ هيلمرت، فريدريش روبرت (1911). . الموسوعة البريطانية . المجلد 11 ( الطبعة الحادية عشرة). الصفحات 607-615 .
- ↑ فانيتشيك، بيتر؛ فروغي، إسماعيل (1 سبتمبر 2019). "كيف قلّص مجال الجاذبية مترنا" . مجلة الجيوديسيا . 93 (9): 1821-1827 . Bibcode : 2019JGeod..93.1821V . doi : 10.1007/s00190-019-01257-7 . ISSN 1432-1394 .
- ^ ليفالوا، جي جي (1991). "La méridienne de Dunkerque à Barcelone et la déterminiation du mètre (1792-1799)" . القياس، التصوير المساحي، الجني الريفي . 89 (7): 375. دوى : 10.5169/seals-234595 . ردمك 0252-9424 .
- ↑ لينزن، فيكتور ف. (1965). "مساهمات تشارلز س. بيرس في علم القياس" . وقائع الجمعية الفلسفية الأمريكية . 109 (1): 29-46 . ISSN 0003-049X . JSTOR 985776 .
- ^ ميشيلسون، أأ ؛ بينوا، جان رينيه (1895). "التحديد التجريبي لقيمة العداد على طول وحدات الإضاءة". أعمال ومذكرات المكتب الدولي للأوزان والقياسات (باللغة الفرنسية). 11 (3): 85.
- ^ بينوا، جان رينيه. فابري, تشارلز ; بيروت، أ. (1907). "تحديد جديد للمتر في طولات الأطوال المضيئة" . Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences (باللغة الفرنسية). 144 : 1082 – 1086.
- ↑ "تحديد القيمة في Ångströms de la longeur d'onde de la raie rouge du Cadmium considérée comme étalon primaire" [ تحديد القيمة في Ångströms للطول الموجي للخط الأحمر للكادميوم قيد النظر كمعيار أساسي ] . معاملات الاتحاد الدولي للتعاون في مجال أبحاث الطاقة الشمسية (باللغة الفرنسية). 2 : 18– 34. 21 مايو 1907. بيب كود : 1908TIUCS...2...17.
- 1 2 هولبرغ، ل.؛ أوتس، س. و.؛ ويلبرز، ج.؛ هويت، س. و.؛ باربر، ز. و.؛ ديدامز، س. أ.؛ أوسكاي، و. هـ.؛ بيرغكويست، ج. س. (2005). "مراجع التردد/الطول الموجي البصري" (ملف PDF) . مجلة الفيزياء ب: الفيزياء الذرية والجزيئية والبصرية . 38 (9): ص 469-495 . رمز Bibcode : 2005JPhB...38S.469H . doi : 10.1088/0953-4075/38/9/003 . S2CID 53495023 .
- ↑ "جائزة نوبل في الفيزياء 1907 - خطاب التقديم" . مؤسسة نوبل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أغسطس 2010 .
- ↑ بيرد، ك.م.؛ هاوليت، ل.إ. (1963). "المعيار الدولي للطول". البصريات التطبيقية . 2 (5): 455-463 . رمز Bibcode : 1963ApOpt...2..455B . doi : 10.1364/AO.2.000455 .
- ↑ مايمان، تي إتش (1960). "الإشعاع الضوئي المحفز في الياقوت". مجلة نيتشر . 187 (4736): 493-494 . Bibcode : 1960Natur.187..493M . doi : 10.1038/187493a0 . S2CID 4224209 .
- 1 2 إيفنسون، ك.م.؛ ويلز، ج.س.؛ بيترسن، ف.ر.؛ دانييلسون، ب.ل.؛ داي، ج.و.؛ بارجر، ر.ل.؛ هول، ج.ل. (1972). "سرعة الضوء من قياسات التردد والطول الموجي المباشرة لليزر المستقر بالميثان". رسائل المراجعة الفيزيائية . 29 (19): 1346-1349 . Bibcode : 1972PhRvL..29.1346E . doi : 10.1103/PhysRevLett.29.1346 .
- ↑ بارجر، آر إل؛ هول، جيه إل (1973). "طول موجة خط امتصاص الميثان المشبع بالليزر عند 3.39 ميكرومتر". رسائل الفيزياء التطبيقية . 22 (4): 196-199 . Bibcode : 1973ApPhL..22..196B . doi : 10.1063/1.1654608 . S2CID 1841238 .
- ↑ إيفنسون، ك.م.؛ داي، ج.و.؛ ويلز، ج.س.؛ مولين، ل.و. (1972). "توسيع نطاق قياسات التردد المطلق ليشمل ليزر الهيليوم-نيون المستمر عند 88 تيراهيرتز (3.39 ميكرومتر)". رسائل الفيزياء التطبيقية . 20 (3): 133-134 . Bibcode : 1972ApPhL..20..133E . doi : 10.1063/1.1654077 . S2CID 118871648 .
- ↑ القرار رقم 2 الصادر عن المؤتمر العام الخامس عشر للأوزان والمقاييس . الاجتماع الخامس عشر للمؤتمر العام للأوزان والمقاييس . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . 1975.
- ↑ بولوك، سي آر؛ جينينغز، دي إيه؛ بيترسن، إف آر؛ ويلز، جيه إس؛ درولينجر، آر إي؛ بيتي، إي سي؛ إيفنسون، كيه إم (1983). "قياسات التردد المباشر للانتقالات عند 520 تيراهيرتز (576 نانومتر) في اليود و260 تيراهيرتز (1.15 ميكرومتر) في النيون". رسائل البصريات . 8 (3): 133-135 . Bibcode : 1983OptL....8..133P . doi : 10.1364 / OL.8.000133 . PMID 19714161. S2CID 42447654 .
- ↑ جينينغز، د.أ.؛ بولوك، س.ر.؛ بيترسن، ف.ر.؛ درولينجر، ر.إ.؛ إيفنسون، ك.م.؛ ويلز، ج.س.؛ هول، ج.ل.؛ لاير، هـ.ب. (1983). "القياس المباشر لتردد ليزر الهيليوم-نيون المستقر باليود بتردد 473 تيراهيرتز (633 نانومتر)". رسائل البصريات . 8 (3): 136-138 . Bibcode : 1983OptL....8..136J . doi : 10.1364/OL.8.000136 . PMID 19714162 .
- ↑ "القرار 1، الاجتماع السابع عشر للمؤتمر العام للأوزان والمقاييس" . 1983.
- 1 2 3 ويلكي، توم (27 أكتوبر 1983). "حان الوقت لإعادة قياس المتر" . نيو ساينتست . 100 (1381): 258-263 .
- ↑ كارداريلي، فرانسوا (2003). موسوعة الوحدات والأوزان والمقاييس العلمية . سبرينغر-فيرلاغ لندن المحدودة. ISBN 978-1-4471-1122-1.
روابط خارجية
- تشيشولم، هيو ، محرر. (1911). . الموسوعة البريطانية . المجلد 18 ( الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 299.
- متر
- تاريخ القياس
