Лекція 20130322. Спектроскопія Метрологія оптичної спектроскопії. Лорд Кельвін стверджував: «Коли ви можете виміряти те про що говорите і виразити це числами, тоді ви дещо знаєте про це.»



Скачати 107.42 Kb.
Дата конвертації16.04.2017
Розмір107.42 Kb.
Лекція 20130322. Спектроскопія

--

Метрологія оптичної спектроскопії.


Лорд Кельвін стверджував: « Коли ви можете виміряти те про що говорите і виразити це числами, тоді ви дещо знаєте про це.»
ЦЕ в першу чергу відноситься до метрології. Метрології оптичної спектроскопії.
* Метрологія (грецька μέτρον — міра, λόγος - слово, вчення)- це наука про вимірювання, методи забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності. Основне її завдання - установлення одиниць вимірювань фізичних величин, відтворення їх з допомогою еталонів, а також розроблення методів передачі розмірів одиниць вимірювань від національних еталонів через робочі еталони до робочих засобів вимірювань.Розрізняють теоретичну, прикладну (практичну) і загальну метрологію. Крім того, введення поняття «загальна» метрологія дало поштовх до появи ряду «галузевих» метрологій, наприклад, медичної, будівельної, спортивної, гравітаційно-релятивістської метрології тощо.*
Оптична система.

Система мір будується з основних базових фізичних величин і є сукупність незалежних та похідних одиниць які захоплюють всі… між одиницями.


Основні визначаються рівняння між відповідними одиницями. Тобто відповідний зв'язок. Таким чином маємо ту обставину, що незалежні одниниці утв систему одниць яка застосовуються в той чи іншій галузі науки.

Одиниці вимірів зокрема, довжини або часу, за всю історію існування людства багато разів змінювалась. Про те було природним, що би всі держави отримали однакові універсальні одиниці вимірів.



1790 року відбувся перехід до єдиних одиниць виміру.

Це було зроблено установами Франції, яка запропонувала створити та узаконити єдину обов’язкову для всіх систем мір.

10сяткову систему мір запропонував Наполеон 1 Бонапарт. І вона була затверджена конвектом у 1994

.

Система одиниць, що складається з основних одиниць виміру: довжина, маса і час.( саме в такому порядку)


Система СГС була заснована як абсолютна система Гауса у 1833 році. І складалась вона з таких одиниць.

Міліметр

Міліграм

Одна секунда.
Ця система одиниць використовується як універсальна фізична система сталих. Крім цієї системи існує система яка базується на світових константах.
Природнича система – система одиниць виміру, що базується на світових константах.

Гаусова система – абсолютна. На природних одиницях – це природна система.

Вперше хто її заснував- Макс Планк у 1906 році. Він перший хто спрямовувався отримувати природну систему одиниць.

Природна, бо викор за одиниці світові константи: Планка, Больмана, Надтонкої структури, Авогадро. h,Na,k,a
Одиниці можуть бути: кратними, дольними та позистивними.

  1. Кратна – у декілька разів більша за системну одиницю.Відносяться одиниці як: кПа, кВ, ТГц, найбільша екса 1018, пета 1015, тера 1012 і т.д.

  2. Дольні одиниці- така яка в цілу раз менше за системну або поза системною одиниць: Пікометр (пм), наносекунда (10 -9 сек), фенто 10-15, йоктометр 10-24 м. Мається спеціальна відома таблиця префіксів та множників за доп яких утв множники та часткові одиниці.

  3. Позасистемні одиниці. Це така фізична величина, яка не входить до жодної з існуючих систем одиниць. Значного поширення набули одиниці тиску: атмосфера, бар, міліметр ртутного стовпа, міліметр водяного стовпа. Позасистемними одиницями часу є хвилина, година; одиницями довжини — ангстрем, світловий рік, парсек; одиницями площі — ар, гектар; одиницями електричної енергії — кіловат-година; одиницями акустичних величин — белл, фон, октава та ін. В астрономічних системах використовується довжина. Світловий рік. Це якщо перевести в систему міжнародної (9,47 на 10 в 15 м ). Праралакс 3 на 9 на 10 в 15 метра.

1 Å = 10−10 м = 10−8 см = 0,1 нм = 100 пм.

9 460 730 472 580,8 км ≈ 9,46·1015 м

пк а. о. м світлових років.( парсек == паралакс – секунда)

1 ар дорівнює 100 м², або 0,01 га

Один гектар означає площу квадрату 100м х 100м, дорівнює 10 000 м² або 100 а або 0,01 км².
Всі позасистемні одиниці співвідношується із принятої в той чи інший момент системи одиниць. Як правило, це буде в впершу чергу які називаються абсолютною системою. Бо перекликається з гаусом.

ПОзасистеми, незалежні які визначаються… : цецьсій, белл.


Довільні одиниці. Визначаються числа в інших одиницях.Вони можуть бути зв’язані але не прив’язані.
Метрична система мір складається для СІ з одиниць виміру.

Основна одиниця у системі вимірів, функціонально повинна бути незалежна від інших одиниць, які входять в систему мір. Входять в між нар сист одиниць.

Теоретично, можуть обрані бя величини. Ці величини, які можна виміряти на сьогоднішній день з найкращою точністю. Вони ввійшли в систему СІ.
для СІ: м, сек, кг, А, В, К( кельвін), моль, Кд

.


  1. Одиниця часу – секунда. Термін секунда спочатку між іншим використовувався зовсім при іншому понятті. Секунда. Градус, який потім прейшов в секунду.

Градуса що відноситься до теплоти а потім вже трансформувалася в одиницю часу – секунду. Останнім часом в системі СІ використовуються як базову одиницю, яка наз атомна секунда, яка визначається коливаннями цезійового лазера ЦеЗІЙ 133 що відповідає еталону частоти і еталону часу. Паралеьно існує астрономічне поняття секунди, яка має назву ЕФЕМЕРИДИННА СЕКУНДА.

Ефемеридинна секундаце секунда, яка визначається в часі але в таблицях астрономічних. Тобто вона використовується при обчисленні небесних світил. Ця одиниця є стала. І вона завжди одна і так як і для систем і підсистем. Ми вимірюємо секунду, називаємо секунда, яка називається всесвітній час. Ця секунда розрах з точки зору обертання землі. Вона кожен час змінюється.. Це веде до величезної космічної катастрофи.

* продолжительность одной эфемеридной секунды, равной 1/31556925.9747 тропического года. Так как тропический год не является постоянным, то за эталон принята продолжительность тропического года в фундаментальную эпоху 1900.0 янв.0, 12h ЕТ., в таблицах Ньюкомба*


У першому випадку атомна секунда = 9 міліардів 192 631 770 коливань довжини звилі у цезія, який взагалі буде відповідним чином зафіксований як величина довжини хвилі. Визначається за доп інтерферометра майкельсена, що б пройшла кільк довж хвиль яка вийде на секунду і забезпечить метр.

Цей цезієвий еталон, цей еталон був введений в 1967 році на 13тій генеральній конференції по мірам і вагам.

Тут підкреслю: похибка у атомної секунди: 10 -13 секунди.

Означає: що дрейф в атомній секунді. Дрейф за рік відбувається в 10 - 12 секунди. При цьому потужність випромінювання цезієвого генератора – 60 ват.

Треба відмітити, що різниця між ефермерідійного часу, співпадає з частотою атомної секунди з точністю до 2 - 9 секунди. Зеркала секунда = 0.99 секунди. Приблизно. Різниця між атомною і ефемеримединною секундою. Для визначення ефемеримединного часу тут можна провадити скажемо тропічного року, тобто це проміжок часу між двома послідовними проходженнями центра сонячного диска через точку весняного рівнодення. Вона буде відповідати для тропічного року землі. Це буде так: 365 діб, 5 годин, і 48 хвилин. При цьому можна ще додати 47 секунд. Ці секунди потім виявляються великі катастрофи існування нашої системи.
Кутова секунда – позасистемна одиниця. Це одиниця плоского кута, який дорівнює 4,8 на 10 в мінус 6 рад.


  1. Відносно одиниці довжини метра в системі СІ. Метр –

Практично до 1960 року, міжнародна система метра була яка наз ШТРИХОВА МІРА ДОВЖИНИ. Вона дорівнює 10 - 7 частини однієї четвертої довжини парижського меридіана. В 1960 році відповідно рішенню 11 ген конф по мір та ваг.



1 метр = 1 мілліон, 650 тисяч 763 і з хвостиком, довжини хвиль, які випром в вакуумі на переходах атомах криптону.Обов’язково повинен бути 86 елемент, який дає довжину хвилі 605 ,61 нанометра.

Похибка у криптона на секунду. 10 - 6.



  1. Одиниця маси кілограм. Треба підкреслити що в сист СІ кілограм, єдина основна одиниця – яка є штучною.


Еталон кілограма маси є циліндр зі сплавами: платини - 90 %. іридій 10 %.

Ця залізяка має 39 мм і висота теж 39 міліметрів. Її довго і тяжко робили, підгоняли. Похибка кілограма – 2 на 10 - 9 .

Центральний оцей кілограм знх в між нар бюро мір і вагів. В Севрі під Парижем.

Таким чином, при встановленні метричної системи за один маси була принята маса за 1 кг що дор масі 1 дм кубічного чистої води при температурі 4 градуси цельсія..


!!!! Тут є один момент, який спец зверт вашу увагу. Маса речовини – фізична величина, яка є мірою його інертності і гравітаційних властивостей. Для будь якої речовини . Але це все відноситься до нерелятивіської механіки. Оця маса речовини є незмінна, при цьому інерційна і гравітаційна маси – вони однакові. !!!!!!!
По кг треба відмітити такі моменти: правильно викон виміри, мається на увазі, що все відбувається при швидкостях менших швидкості світла світлу. Таким чином маса покою треба визначати в режимі покою. Ну скажемо, якщо ми візьмемо електронник, то його інерція, його енергія =

Це між іншим принциповий момент. Якщо в дійсності визначати масу електронника, то ми маємо таку ситуацію. Для маси електронника покою.

Найбільш об’єктивна ситуація відповідає

Для протона

Електрончика:

Час життя електронника до спонтанного зникнення:

Таким чином на сьогоднішній день ситуація складується таким чином, що для мАс елементарних часток, що таке маса – відповідної частки невідомо. Ці частки утворюють дискретний спектр системи регістрації дозволяють визначити рівні цих рівнів, збудження оцих станів. Це невідомо… Що ж таке фізична сутність маси кілограму? Це проблема над якою вже дуже довго працюють американці. Дивуючись, що тут є різниця.(938 та 939).

Слідуюча одиниця – це одиниця кількості речовини в системі СІ.

N(СІ).

Одиниця – це один моль. Це така кількість речовини яка має стільки формульних одиниць, скільки атомів вміститься в 12 грамів вуглецю дванадцятого. Кількість одниниць є стала авогадн ро. 6.02 на 10 в 23 на моль.



N оце і кількість одиниць які будуть відповідати молю. Треба відмітити, що поняття моль поширюється на бя формульні одиниці. Філологи кажуть, що треба газати, речовина кількістю в один моль, або кількість одного моля речовини. А якщо буде сказано кількість речовини 1 моль то філологічно вони кажуть не правильно. А краще речовина кількістю в один моль.

тЕпер одинця світла. Проклятій царській росії замість лат слова кандела ііснувала свічка. На сьогоднішній день свічки не має. Є кандела в системі сі.

Коли казали свічка, то че розумілось , свічка вагою фунт, зроблена як свічка, оцю яскравість яку дає це буде свічка.

В Сі основна одиниця сили світла, яка дорівнює випромінюванню з поверхні 1/60 см квадратного з такої поверхні, в якій наз абсолютне чорне тіло, зробленої з платини і так щоб температура була 2042 кельвіна при атм 41 КПаскалль і це випромінювання яке буде від такої системи буде відповідати 1 канделі. Тепер далі 1 термодинамічної температури в системі сі. Саме термодинамічної температури. Вона йде в одиницях кельвіна, вона в законена і прийнята з 1067 року наз вона кельвін без градуса кельвіна. І вона відповідає одной деленной на 273 і 63 сотих частини термодинамічної температури потрійної точки при нормальних умовах. Тиск 611 паскалів. І ця температура буде відповідати. 1 кельвін = 1 цельсію по градусу. Прийнято оця одиниця кельвін в 1954 році. А сам Кельвін без градуса в 1967 році. І вона є відповідно 10тої генеральної конференції ПО МІРАМ І ВАГАМ.

Підкресллюю під температурою розуміють термодинамічну речовину, яка характ стан термодинамічної рівноваги. Мається на увазі маркоспомічної системи.

Слідуюча одиниця – одиниця електричного струму яка називається ампер. Під одним амером розуміється постійний струм, який при проходженні по двом паралельним провідникам нескінченної довжини, при цьому нехтують малою площою сеченія цих провідників, які на відстані два. По кожному іде 1 ампер, а різниця в один метр і при цьому виникає сила яка дорівнює 1 нютону. Тобто 10 в 5 дін. Сила з якою стандартний марохор тягне один грамчик. Тобто сила повинна бути в 1 нютон.

Інші аспекти. Вперше поняття основа фізичних величин, як ще зазначав карг Гаус. Що для фізичних вимірів достатньо три незалежних одна від одної фізичної одиниці. Всі інші можна визначити з цих трьох одиниць. Це відноситься до довжини, до маси, до секунди. В 1861 – 1870 рік. Комітет з електричних станів британської академії наук у складі самого кельвіна, максвела, джоуля, сіменса і таких видатних людей. Узаконила систему яка була СГС. Сантиметр, ГРАМ, Секунда. Відповідно рішенню оцих видатних фізиків були вирішено, 1 сили діна, 1 роботи ЕРГ, час це секунда. І це є система яку можна називати абсолютна електро магнітна система Гауса. Було декілька перетворень системи СГС. Перетв. Електричних ,магнітних, тисових систем. Мали вклив діелектрична проникність.

В той же час Планк, запропонував за 1цю систем одиниць такі величини. Значить він взяв такі величини які можна було спів ставляти з системою сі.

У планка. Стала гравітації на 1980 рік. А планк працював в 1900 році. А в 1980 року стала гравітаційна принята була такою -1980 р. При цьому

Якщо ЦЕ Були одиниці а не система сі то повертаючи їх для системи сі то ми отримували такі величини. Одиниця маси. Це було б 5,434 сотих 10 в -35 м.

10 в мінус 33 см.

При такій параметрів системи вимірів. 3,63 сотих на 10 в 32 кельвіна

Не зручно з такими величинами працювати. Не сприняли. Випала.

В той же час існує інша метрична система одиниць. Система дугласа арки. Вона дуже зручна для розрахунків в ядерних системах. Якщо перевести на нашу звичайну систему вимірів, то вона теж буде дуже не приємна і не зручна. Повинні пам’ятати що існує декілька різнгихх систем, що дозв впров сис оцінки і вимірювання. Буде декілька різних ситуацій. Базуємось на абсолютній системі гауса, яка трохи трансформована і система природна не є зручною і тому ми і не користуємося. Тепер

Повернемося до 1799 році. На основі вимірів, причому методом тріангуляції по зіркам частим, дуги, по різкам меридіана, було виготовлено перший метр у вигляді платинової лінійки. Товщиною Довжина 25 мм в 4 мм і який мав відстань. Довжиною в один метр. Штрихований метр.

Чому штрихований. Його зробили як лінійку і робили таким чином. Отут на кінцях робилось по три штриха. З цієї точки зору що оця відстань.Оце метр.

Це повинно все бути в відповідному приміщенні, де витримується, відпов темп, тиск та гази, яки напов це примішення. Цей еталон по сей день зберігається в нац. Архіві франції і відповідно рішення метричної між нар комісії яка була створена в 1872 рок. Таким чином, практично 25 років це виміряли, робили творили і зробили оцей еталон.

Леонский астроном Мютом, запроп приняти за метр ?? 1799. …

1772 року Гюйгенс, пропонував зробити математичний маятний з довжиною коливання який дорівнює по довжині одному метру. При цьому півперіода повинно відповідати 1 секунді.

Таким чином поступово ситуація складувалась таким чином, треба що б всі клаїни приняли одну таку систему одиниць.

1775 рокці.згудно рішень міжнародної дипломатичної конвенції, було підписано

«Медична конвенція», відповідно цьому було зроблено 31 штриховий зразок метра. Взяли платину та іридій. 90 та 10 відсотків.

31 зразок методом жеребкування, росія 1875 рік отримала зразок №11 та №28. Славному 1918 році. 14 вересня. Зразок №28 був підтверджений декретом народних комісарів, і є основою на якою росія і далі корист зразком №28.. Найкращий зразок достався франції. Під номером 6. Зязувалось таким чином. Найкращий зразок відповідає одному метру. Всі інші були трохи різні. От 28 номер. Його номер був 102 см. Його потім переробили, таким чином, що оцей номер 28 там є також знак, що це платін іридій. 1 метр. В 1936 році еталон ретельно перевірявня і було визначено що при 0*С оцей 28 = 1 метр+0.71 мкм з похибкою +- 0.21 мкм. Таким чином ми маємо що на сьогоднішній день, номер 28 формально є 102 см. Він представляє з себе іксові таку штуковину, приблизно так виглядає.

36 році підігнали до мкм. Залишились штриховані метри. І так до 1960 року існував такий еталон. Після цього досконалюючи одиницю довжини був створений оптичний метр. Тут треба мати на увазі момент. В опт діап частота вимірювання визначається через вимірювання довжини хвилі не по частотам а по довжині хвилі. Це обумовлено тією обставиною, що фотоприймачі по техніці тех. Можливостей, не дозв отрим точність більш ніж ггц. МИ попадаємо в пета мГц. Приймаці наші на таких частотах прцювати не можуть. Тому базовим є співвідношення до довжини хвилі і частоти. Принциповий момент полягає в тому, що в нас є співвідношення, що ламбда в вакумі на частоту є швидкість світла.



Все завязано на швидкості світла. На сьогодні тобто на 1980 рік ми мали такі числа c=99792458 +-0,5 м/c.


gva_lections_spectroscopiya3 /


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка