Das internationale Einheitensystem SI

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Das internationale Einheitensystem SI

Diese 7 Einheiten wurden als

Standard festgelegt, siehe webseite des BIPM in Paris.

Messen heisst

vergleichen

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Zeit

Erde rotiert um sich selbst: Tag Erde rotiert um die Sonne: Jahr

Pendeluhren (Periode

SI Definition bis 1960:

1 Sekunde= 1/86400 eines mittleren Sonnen-Tages Aber bereits um 1900 wurde mit genauen

Pendeluhren gemessen, dass die

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Zeit (II)

1960:

Eine Sekunde ist gleich 1 / 31556925.9747

des tropischen Jahres 1900

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Zeit (III)

1964:

Eine Sekunde ist gleich 9192631770 Perioden der Uebergangsstrahlung zwischen

den Hyperfeinstruktur – Niveaus

des freien Cs-133 Atoms

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Länge

Wiener Mathematikschulbuch 1848

In Zürich war im Mittelalter die Aebtissin des Fraumünsters für Masse zuständig.

Aussenmauer: 2 Marken im Abstand von 1 Klafter = 6 Fuss

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Länge II

1793 französische Nationalkonvent:

1 Meter =

1 / 10 000 000

des Meridians durch Paris vom Nordpol zum Aequator.

Aber man muss es auch messen können…

und die Erde ist abgeplattet...

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Länge III

1799 Urmeter als Platinstab Später merkte man, dass die Enden durch die

Vergleichsmessungen beschädigt wurden

1889 wurde eine neue Version mit Strichmarken produziert.

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Länge IV

1960:

1 Meter =

1650763.73

mal die Wellenlänge des Lichtes im Vakuum ausgestrahlt von Krypton-86 Atoms

beim Uebergang vom 5d⁵nach 2p¹⁰

Bald hat man gemerkt, dass die Reinheit

des Krypton-86 nicht gut genug machbar war.

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Bisher gelernt

● Die Norm muss auf reproduzierbare Weise messbar sein, damit man vergleichen kann.

● Sie muss überall und jederzeit konstant sein.

● Sie muss zugänglich sein.

Aber:

Wenn die Messtechnik immer genauer wird, werden wir immer wieder herausfinden, dass die Norm eben nicht konstant oder nicht gut genug definiert ist.

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Neue Idee für den Meter

Spezielle Relativitätstheorie sagt, dass die Lichtgeschwindikgeit im Vakuum c überall dieselbe ist, unabhängig vom Bewegungszustand.

Die SRT ist über mehr als 100 Jahre unzählige Male bestätigt worden.

1983:

Definition c = 299 762 458 m/s

1 Meter = Strecke, die das Licht im Vakuum innerhalb von 1 / 299 762 458 Sekunden zurücklegt.

Demonstration: Messung der Hörsaalbreite mit Licht

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2018 Revolution

Vorschlag für das 26. meeting der CGPM im 13 – 16. Nov. 2018

Definiere weitere Naturkonstanten und lege damit die Einheiten fest

Δν_Cs = Δν(¹³³Cs)_hfs = 9192631770 s⁻¹ c = 299792458 m⋅s⁻¹

h = 6.62607015×10⁻³⁴ kg⋅m²⋅s^{−1 (}Nm, Js) e = 1.602176634×10⁻¹⁹ A⋅s

k = 1.380649×10⁻²³ kg m⋅ ²⋅K⁻¹⋅s⁻²(J/K) N_A = 6.02214076×10²³ mol⁻¹

K_cd = 683 cd⋅ ⋅sr s³⋅kg⁻¹⋅m⁻²(lumen / watt)

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Wattwaage, Kibblewaage

Spule im äusseren Magnetfeld Zwei Messungen:

1.Wägung der Masse m durch Messung des für die Kompensation der Gewichtskraft notwendigen Magnetfeldes (Lorentzkraft) I ~ m·g

2.Bewegung der Spule erzeugt Induktionsspannug nach Faraday V ~ v

Proportionalitätskonstanten B und L kürzen sich!

V·I = m·g·v

Messungen von I und V erfolgen durch Vergleich mit der Josephsonspannung und Quanten-Hall-Effekt und wird so auf h zurückgeführt (e kürzt sich

heraus). Ausserdem g und v messen.

F

_L

I

m

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Wattwaage, Kibblewaage

Wattwaage am NIST (aus wikipedia)