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上篇 物理量单位和计量 3

第1章 单位制概论 3

一、量和单位、单位制 3

1．量和量值 3

2．测量和计量 3

3．单位 4

4．单位制 5

5．量纲 6

二、从米制到国际单位制 7

1.米制 7

2．力学单位制 9

3．电磁单位制 9

4．国际单位制 16

三、中华人民共和国法定计量单位 16

1．我国法定计量单位制度的形成 16

2．中华人民共和国法定计量单位 17

3．关于法定计量单位的说明 20

4．法定计量单位使用注意事项 25

第2章 基本物理常数 27

一、有关的物理概念和基本知识 27

1．能级和能级跃迁 27

2．微观粒子运动的基本理论——量子论和量子力学 27

3．高速运动的基本理论——相对论 28

4．光谱线的基本公式及量子数的概念 29

5．精细结构和超精细结构 31

6．微观粒子在磁场中的行为 33

二、基本物理常数在物理学发展中的作用 34

1．基本物理常数在建立物理学定律中的作用 34

2．宏观物理常数 34

3．微观物理常数 36

4．基本物理常数的一致性和恒定性 37

5．基本物理常数的精密测量及国际推荐值的确定 38

三、基本物理常数与基本单位定义之间的密切关系 39

1．基本物理常数在计量基本单位新定义中的重要作用 39

2．建立以量子物理和基本物理常数为基础的计量基本单位新体系 41

3．用基本物理常数定义基本单位的发展趋势 42

4．基本常数之间的相互关系 46

5．用基本物理常数值定义千克的设想和国际单位制变化的可能性 47

第3章 计量学基础知识 50

一、计量学基础知识 50

1．计量器具、基准和标准 50

2．基本单位定义的变更 53

3．量值传递和检定 55

4．测量误差和不确定度 57

二、各有关国际组织和各国计量研究机构中英文名称对照表 61

下篇 基本量单位及其有关问题 65

第4章 长度单位米和其它几何量单位 65

一、米制前的长度单位和米的起源 65

1．历史上形形色色的长度单位 65

2．我国历代尺长的变化 67

3．米的起源 68

二、第一个米定义和光波波长标准 68

1．国际米原器——国际基准米尺 68

2．第一个米定义 69

3．光波波长标准 70

三、用86Kr橙色谱线定义米一—历史上第二个米定义 71

1．选择谱线的原则 71

2．86Kr橙色谱线和第二个米定义 72

3．副基准波长 74

4．86Kr基准谱线轮廓的不对称性 75

四、激光和光速测量 75

1．激光和饱和吸收稳频激光器 75

2光速测量 77

3．新米定义的选择 78

五、用光速定义米——米的第三次定义 79

1．重新定义米的理由 79

2．新的米定义 80

3．新米定义的复现方法 81

4．推荐的辐射表 82

5．用光速定义米的意义 84

六、长度量值的传递和我国复现长度单位的现状 86

1．长度量值的传递 86

2．我国复现米定义的现状 87

3．兰姆凹陷稳频激光器的波长检定 87

七、长度测量举例 88

1．干涉测长原理 89

2．用小数重合法测量长度——量块干涉仪 90

3．用干涉条纹计数法测量米尺——光比长仪 92

4．大距离测量 94

5．微小位移测量 96

八、与米有关的其它几何量单位 97

1．两个辅助单位：弧度和球面度 97

2．与米有关的导出单位——面积和体积的单位 98

第5章 质量单位千克及有关的力学量单位 100

一、质量的物理概念 100

1．惯性质量和引力质量 100

2．质量和重量的异同 101

3．地球的引力和重力加速度 102

二、质量单位的定义和复现 103

1．质量单位千克的定义 103

2．质量单位千克定义复现的实际现状 104

3．微观质量单位的标准 107

三、质量单位的计量方法 108

1．砝码、天平和秤的使用 108

2．空气浮力的修正和名义密度的使用 111

四、几个有关的力学量及其单位 112

1．力 112

2．密度 113

3．压力 114

五、质量单位千克定义的可能变革 115

1．重新定义千克的基本思想 116

2．新定义具体实现的两种可能方案 116

第6章 时间单位秒及时标 117

一、秒定义的变迁 118

1．平太阳秒 118

2．历书秒 121

3．原子秒 122

二、时标 131

1．世界时UT1 131

2．国际原子时TAI 135

3．协调世界时UTC 136

三、时标的应用 137

1．无线电导航 139

2．数字通信 143

3．相对论验证 146

第7章 电流单位安培和电磁学计量单位 151

一、基本单位安培的定义 151

1．安培的物理概念 151

2．安培的定义及其演变 152

3．电学量单位与力学量之间的关系 157

二、安培的复现——电单位的绝对测量 157

1．电流绝对测量 158

2．电阻绝对测量 163

3．电压绝对测量 166

4．电功率绝对测量 168

三、1990年以前安培的保存——电压和电阻的实物基准 170

1．电压和电阻的实物基准 170

2．实物基准存在的问题及解决办法 172

四、1990年1月1日起安培的保存——电单位的量子基准 173

1．向量子基准过渡的可能性 173

2．约瑟夫森效应和约瑟夫森常数 173

3．量子化霍尔效应和冯·克里青常数 175

4．电单位量子基准体系的确立 177

5．展望 181

五、电磁学的其它主要单位 182

第8章 温度单位开尔文与热学计量单位 185

一、温度的基本概念 185

1．几个名词的定义 186

2．经典热力学中的温度概念 186

3．分子运动论中的温度概念 187

4．非平衡条件下的温度概念 188

二、温标 189

1．经验温标 190

2．理想气体温标 192

3．热力学温标 197

4．热力学温度的单位——开尔文和热力学温度的测定 198

5．国际温标 204

三、温度测量方法简介 209

四、热学计量单位 212

1．热量的基本概念 212

2．卡（路里），Cal（Calorie） 212

3．焦耳，J 213

4．各种卡与焦耳的换算关系 213

5．其它与热量有关的物理量单位 214

第9章 发光强度单位坎德拉和其它光度学单位 215

一、光度学中的量及其单位的发展史 215

1．光度学中的量是生理心理物理量 215

2．光度测量仪器和标准光源的发展史 219

二、复现坎德拉定义的方法 223

1．1948年定义及其复现方法 223

2．1979年定义及其复现方法 225

三、常用测光仪器及其检定 231

1．照度计、亮度计和球形光度计 231

2．紫外线和红外线的测量 235

3．激光功率和能量的测量 236

四、色度计量的方法及测量仪器 238

1．颜色的表示方法 238

2．CIE-XYZ标准色度学体系 239

3．颜色测量仪器 241

第10章 物质的量单位—摩尔 242

一、摩尔的定义和起源 242

1．物质的量 242

2．摩尔的定义 243

3．摩尔的起源——从克原子、克分子到摩尔 244

4．物质的量的性质 245

二、摩尔与原子量 246

1．原子质量单位和相对原子质量及其变迁 247

2．原子量的测定 248

三、摩尔与阿伏伽德罗常数 251

1．阿伏伽德罗定律和阿伏伽德罗常数 251

2．阿伏伽德罗常数的测定 251

四、摩尔的复现 258

1．通过测量阿伏伽德罗常数复现摩尔 258

2．用标准物质复现摩尔 258

五、与摩尔有关的某些导出量及其应用 260

1．摩尔质量 260

2．气体摩尔体积 261

3．物质的量浓度 264

4．摩尔热容 265

附录1．中华人民共和国法定计量单位使用方法 268

附录2．主要基本物理常数1986年国际推荐值汇总表 274