VSL Dutch Metrology Institute 26�8�2011
VSL – Beyond all doubt 1
Pag. 1
Geschiedenis van SI stelsel
Pag. 2
Système Internationalkmhmdamm
dmcmmm
kghg
dagg
dgcgmg
kg
g
N
Z
Parijs
Nieuwe standaarden :
gram niet “handig”
meter = deel van aardmeridiaan
gram = 1 cm3 zuiver water van 4oC
meter ook niet makkelijk
Introductie meter en kilogram (1799) :
Pag. 3
26-8-2011 NMi - the Art of Measurement
3
BIPM 1875
nieuwe materiaal90% platina 10% iridium
meterconventie
Grand K
Moeizame start
Pag. 4
26-8-2011 NMi - the Art of Measurement
4
tijd
massaniet stabiel
kwetsbaar
effect op andere
standaarden
?
Nieuwe kilogram
Pag. 5
26-8-2011 NMi - the Art of Measurement
5
1983 : Helium�neon laser
1 meter = afstand die licht aflegt in 1/299792458 seconde in vacuüm
PtIr�meter
Basis : natuurconstanten
Pag.
Twee kandidaten
bron : METAS
Watt-balans
P = U·I = m·g·vNA =
Avogadro-project
n·V· MSi
a3· m6
VSL Dutch Metrology Institute 26�8�2011
VSL – Beyond all doubt 2
Pag.
Elektrische standaarden: Josephson
- Spanning: Josephson effect V = (h/2e) f
P 7 Pag.
Elektrische standaarden: Quantum Hall
- Weerstand: Quantum Hall effect VH/I = h/e2
P 8
Pag.
SI voor elektriciteit
- Reproduceerbaarheid quantum effecten veel beter dan onzekerheden volgens SI (10-7)
- Sinds 1990: KJ=2e/h en RK=h/e2 vastgelegd
- Link met de rest van het SI losgelaten!
- Onzekerheden veel lager (10-9)
P 9 Pag.
Josephson key comparison 10 V
P 10
Pag.
Het oude SI (1)
- De meter is gelijk aan de lengte die het
licht in vacuüm aflegt in een tijdsinterval van 1/299 792 458 seconde
- De kilogram is gelijk aan de massa van het internationale
prototype van de kilogram, een cilinder van platina-iridium,
bewaard in het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), te Sèvres, Parijs.
- De seconde is de duur van precies 9 192 631 770 perioden
van de straling die overeenkomt met de overgang tussen
twee hyperfijne energieniveaus van de grondtoestand van het cesium-133 atoom
P 11 Pag.
Het oude SI (2)
- De ampere is die constante stroom die, indien
gehandhaafd in twee rechte parallelle geleiders
van oneindige lengte en verwaarloosbare
doorsnede, op 1 meter afstand van elkaar in
vacuüm, een kracht tussen deze twee geleiders
veroorzaakt gelijk aan 2×10−7 newton per meter lengte
- De kelvin is 1/273,16 (exact) deel van de temperatuur van
het tripelpunt van water
P 12
VSL Dutch Metrology Institute 26�8�2011
VSL – Beyond all doubt 3
Pag.
Het oude SI (3)
- De mol is het aantal elementaire eenheden
dat gelijk is aan het aantal atomen in
0,012 kilogram zuiver koolstof-12.
- De candela is gelijk aan de intensiteit in een bepaalde
richting uitgestraald door een bron die monochrome
straling uitzendt bij een frequentie van 540×1012 hertz en
die een intensiteit heeft in die richting van 1/683 watt per
steradiaal
P 13 Pag.
Het nieuwe SI: waarom veranderen?
- Kilogram enige “artifact”-standaard, niet gebaseerd op een natuurconstante
- Een verandering van de kilogram heeft direct gevolgen voor de ampere, de mol en de
candela
- Liever alleen maar natuurconstanten
- Resultaten experimenten Watt-balans en Avogadro beschikbaar
P 14
Pag.
Het nieuwe SI: hoe?
- “Explicit-constant” formulering, bijvoorbeeld:
- The metre, symbol m, is the unit of length; its magnitude is set by fixing the numerical value of the speed of light in vacuum to be equal to exactly 299 792 458 when it is expressed in the SI unit m s–1.
- The ampere, symbol A, is the unit of electric current; its magnitude is set by fixing the numerical value of the elementary charge to be equal to exactly 1.602 17X x 10–19 when it is expressed in the SI unit As, which is equal to C.
P 15 Pag.
Het nieuwe SI: wanneer?
- Oorspronkelijk plan: vergadering CGPM 2011
- Volgende vergadering CGPM in 2015
P 16
Pag.
Het nieuwe SI: voor- en nadelen
+ Alle standaarden gerelateerd aan natuurconstanten
+ Elektrische standaarden horen weer bij SI
- Onzekerheid voor massa gaat iets omhoog
- SI minder begrijpelijk voor de leek
- Tekstboeken moeten herschreven worden
P 17