ИЗМЕРЕНИЯ и МЕРЫ

ЕЩЁ РАЗ О МЕТРЕ

Ы уже говорили, что метр в конце концов перестал быть «природной» мерой. Однако учёные не оставили заманчивую мысль связать меру длины с каким-нибудь не­изменным образцом, взятым из природы.

Таким образцом оказался световой луч. Но что общего между светом и длиной? Чтобы убедиться в том, что ме­жду этими понятиями существует самая тесная связь, нужно познакомиться с природой света.

Кто из нас не любовался красивой многоцветной раду­гой, появляющейся иногда на небе после* дождя?

Секрет радуги был раскрыт ещё в XVII веке чешским учёным Марци, проделавшим такой опыт. В тёмную ком­нату через небольшое отверстие проникал узкий солнечный луч. Он падал на одну из стен, образуя на ней световой зайчик. Марци поместил на пути луча стеклянную приз­му— кусок стекла с тремя гранями (рис. 22). И вдруг на стене вместо зайчика появилась искусственная радуга — многоцветная полоса, в которой красная полоска сменя­лась оранжевой, за ней виднелась жёлтая, затем зелёная, голубая, синяя и фиолетовая. Радуга — это те же свето­вые лучи, прошедшие через призму, но только роль призмы играют здесь дождевые капли.

Более подробно изучал разложение солнечного света на цветные лучи великий английский учёный Ньютон (1643—1727 гг.). Он нашёл, что если на пути луча поста­вить не одну призму, а две, как показано на рис. 23, то радужная полоса исчезнет, и снова возникнет полоска бе­лого солнечного света. Стало ясно, что «белые» солнечные лучи состоят из ряда цветных лучей. Совокупность этих лучей, образующих радужную полосу, Ньютон назвал спектром. Отдельные цветные лучи спектра призмой уже

Не разлагаются, значит, в отличие от лучей белого света они не сложные, а простые.

В прошлом веке было установлено, что свет — это осо­бые электромагнитные волны, возникающие в результате изменений электрических и магнитных сил и распростра­няющиеся в пространстве с огромной скоростью (около 300 тысяч километров в секунду).

Как и волны, наблюдаемые, например, на поверхности воды, электромагнитные волны бывают разной длины (рис. 24). В зависимости от длштволнь,

Этого они обладают различ­ными свойствами. Электро­магнитные волны длиной от тысяч метров до нескольких миллиметров — это радио­волны, применяемые в радио - Рис. 24. Длина волны, вещании, связи, телевидении,

Радиолокации. Они возникают в пространстве вокруг про­вода, по которому течёт переменный электрический ток (направление и сила такого тока всё время изменяются; он как бы непрестанно колеблется). Чем быстрее «колеб­лется» электрический ток (то есть чем выше частота его колебаний), тем короче длина радиоволны, им поро­ждаемой.

Электромагнитные волны длиной приблизительно от

0, 4 до 0,7 микрона мы воспринимаем как свет. Волны дли­ной 0,7 микрона — это лучи красного цвета; 0,6 — жёл­того; 0,5 — зелёного; 0,4 — фиолетового [15]).

Ещё в 1829 году французский учёный Бабинэ предло­жил световую волну в качестве нового «природного» эта­лона метра. Но его идея получила признание только в конце прошлого века. Её осуществлению препятствовало отсутствие таких источников света, спектры которых со­держали бы лучи со строго определённой, резко выражен­ной длиной волны. Подобный источник был найден амери­канским физиком Майкельсоном.

Это раскалённые пары кадмия (кадмий — металл, в не­которых отношениях похожий на цинк). Спектр световых
лучей, испускаемых раскалёнными парами кадмия, состоит из четырёх узких цветных линий, разделённых тёмными промежутками (рис. 25).

Учёным удалось чрезвычайно точно измерить длины световых волн каждой из этих линий. Например, длина волны красной линии при температуре 20° С оказалась рав­ной 0,64385033 микрона. Следовательно, в одном метре со­держится 1553153,51 волн такой длины. Многие повторные измерения подтвердили правильность этого результата.

Кадмий

Рис. 25. Спектр световых лучей, испускаемых раскалёнными парами кадмия.

Правда, новый «природный» эталон ещё не получил прав гражданства. Учёные не пришли к окончательному выводу, какую же световую линию использовать для та­кого эталона. Дело в том, что около десяти лет назад были найдены линии, более узкие и чёткие, чем красная линия кадмия. Это зелёная линия паров ртути и жёлто-зелёная линия газа криптона. Считают, что применение этих ли­ний взамен красной линии кадмия повысит точность изме­рений в 2—3 раза. Но какой из них отдать предпочтение, ещё не решено.

Переход к световому эталону метра — дело ближай­шего будущего. И тогда можно будет с полным правом утверждать, что метр — единица «неизменная и в любое время восстанавливаемая».