- •Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования северо-западный государственный заочный технический университет
- •Физические основы измерений
- •Предисловие
- •1. Физический континуум
- •1.1. Материя и движение
- •1.2. Элементы современной физической картины мира
- •1.3. Физические величины и их единицы
- •1.4. Теория отражения
- •2. Фундаментальные физические константы и их использование при выборе единиц физических величин
- •2.1. Константы макромира
- •2.2. Константы микромира
- •2.3. Константы, используемые при переходе от свойств микромира к свойствам макромира
- •3. Высокостабильные квантовые эффекты и их использование для воспроизведения единиц физических величин
- •3.1. Квантовые переходы
- •3.2. Эффекты Холла и Джозефсона
- •4. Некоторые физические явления, используемые при высокоточных измерениях
- •4.1. Классификация явлений
- •4.2. Электромагнитные явления
- •4.3. Резонансные явления на квантовом уровне
- •5. Фундаментальные физические законы, используемые в измерительной технике
- •5.1. Использование в измерительной технике законов механики
- •5.2. Использование в измерительной технике законов электромагнетизма
- •5.3. Использование в измерительной технике тепловых законов
- •Библиографический список
- •Предметный указатель
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5.
2. Фундаментальные физические константы и их использование при выборе единиц физических величин
[2], с. 5...15; 135...137; [3], с. 114...130
2.1. Константы макромира
Сведения о некоторых фундаментальных константах макромира приведены в табл. 1.
Фундаментальные константы макромира Таблица 1
Константа |
Обозна-чения |
Значение |
Относи-тельное стандар-тное отклонение х10-6 |
Примечание |
Длина земного меридиана на уровне моря |
L |
40007817,6м |
|
По результатам измерений 1964...1967 гг. |
Период обращения Земли вокруг оси |
Тсут. |
86400 с |
0,1 |
Среднее значение суток |
Период обращения Земли вокруг Солнца |
Тгод |
31556925,9747 с |
0,0001 |
в 1900 году |
Ускорение при свободном падении |
g |
9,8 м/с2 |
- |
|
Скорость света в вакууме |
с |
299792458 м/с |
|
Приписанное значение |
Ряд констант макромира использовался в метрологии. Так, одна сорокамиллионная часть окружности земного меридиана применялась в качестве единицы длины (метра). Период обращения Земли вокруг оси соответствует суткам, а период обращения Земли вокруг Солнца соответствует году. Скорость света в вакууме является самой большой в мире скоростью.
2.2. Константы микромира
В табл.2 приведены основные сведения о фундаментальных константах микромира.
Фундаментальные константы микромира Таблица 2
Константы |
Обозначение |
Значение |
Относительное, стандартное отклонение х10-6 |
Примечание |
Масса электрона |
me |
9,1093897х |
0,59 |
|
Заряд электрона |
e |
1,60217733х |
0,30 |
|
Гиромагнитное отношение электрона |
|
1,7608144х1011с-1Тл-1 |
0,30 |
|
Гиромагнитное отношение протона |
|
2,67515255х108 с-1Тл-1 |
0,30 |
|
Квант магнитного потока |
ħ/2e |
2,06783461 х10-15 Вб |
0,30 |
Определен точнее, чем е и ħ |
Постоянная фон-Клицинга |
ħ/e2 |
25812,8056 Ом |
0,045 |
Определена точнее, чем е и ħ |
Постоянная тонкой структуры |
α |
7,2973508 ·10-3 |
0,045 |
|
Гравитационная постоянная |
|
6,67259х10 -11м3кг-1с2 |
128 |
|
Электрон принадлежит к числу элементарных частиц и несет отрицательный заряд.
Удельный заряд электрона (т.е. отношение его заряда к массе) был впервые измерен Томсоном в 1897 г.
Уточненное значение удельного заряда электрона, установленное с учетом результатов, полученных разными методами, составляет
,
где m – масса покоя
электрона.
Заряд электрона был определен с большой точностью Милликеном в 1909 г. Современное его значение составляет: е = 1,60217733·10-19 кл.
Масса покоя электрона
г.
Отношение магнитного момента Рm
элементарной частицы к ее механическому
моменту М называется гиромагнитным
отношением. Для электрона оно равно
.
Квант магнитного потока
.
