2.3.3Эталон единицы времени

Определение единицы времени претерпело наибольшее изменение. Первоначально, за единицу времени – секунду принимали 1/86400 средних солнечных суток. Это определение секунды было связано с вращением Земли вокруг своей оси, которое, как обнаружили позднее, происходит неравномерно. Затем в основу определения единицы времени положили период вращения Земли вокруг Солнца – тропический год. Размер секунды был определен как 1/31556925,9747 часть тропического года. Но поскольку тропический год тоже изменяется, то в 1960 году для определения секунды был принят тропический год, отнесенный к определенному моменту времени: 12 часов 31 декабря 1899 года..

В 1967 году XIII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение секунды, основанное на физическом явлении, которое позволяет более точно и стабильно воспроизводить ее размер. «Секунда – 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133».

В соответствии с определением единицы времени ее воспроизведение осуществляется атомно-лучевыми часами, блок-схема которых показана на рис.2.3.

Рис.2.3. Блок-схема цезиевых часов.

Электромагнитные колебания кварцевого генератора умножаются до частоты спектральной линии цезия. В резонаторе атомно-лучевой трубки энергия высокочастотных колебаний поглощается атомами цезия. При отклонении частоты кварцевого генератора от номинального значения интенсивность переходов атомов цезия и, следовательно, плотность пучка на выходе трубки резко сокращается. Блок авторегулирования, связанный с трубкой, вырабатывает сигнал, возвращающий частоты кварцевого генератора к номинальному значению.

Погрешность вопроизведения частоты цезиевыми часами составляет 10^-12 с^-1.

2.3.4Эталон единицы силы электрического тока

На XI Генеральной конференции по мерам и весам было принято следующее определение ампера: «Ампер – сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого круглого сечения, расположенным на расстоянии 1м один от другого в вакууме, вызвала бы между этими проводниками силу, равную Н на каждый метр длины». В основу этого определения положен закон Ампера.

Рис.2.4. Схема токовых весов.

Эталоном для воспроизведения единицы силы тока ампера служат так называемые токовые весы. Схема установки показана на рис.2.4. К серьгам коромысла чувствительных равноплечих весов подвешены два соленоида. Один из них является рабочим, другой служит для создания симметричной нагрузки на коромысло. Рабочий соленоид помещается внутри неподвижного соленоида. Через неподвижный и размещенный внутри него подвижный соленоиды пропускается один и тот же ток. В результате взаимодействия соленоидов на подвижный действует сила, которая уравновешивается силой тяжести гирь, навешиваемых на противоположное плечо коромысла. Сила тока определяется по формуле:

, (2.4)

где - масса гирь, уравновешивающих силу взаимодействия; - ускорение свободного падения; - постоянная токовых весов, заввисящая от геометрических размеров соленоидов, числа витков, шага намотки и других расчетных параметров.

Погрешность воспроизведения единицы силы тока – ампера на токовых весах составляет 10^-5 А.