质量单位千克定义的历史、现状和发展趋势

自1889年以来,千克的国际原器作为国际单位制(SI)质量单位的定义。这是SI定义基本单位最后一个人工制造的基准,它的重新定义必将影响着几个其他基本单位。文章介绍了瓦特天平的工作原理以及普朗克常数的实验测定。这些结果对物理学和计量学具有重要的意义。     

质量单位千克定义的历史、现状和发展趋势

自1889年以来,千克的国际原器作为国际单位制(SI)质量单位的定义。这是SI定义基本单位最后一个人工制造的基准,它的重新定义必将影响着几个其他基本单位。文章介绍了瓦特天平的工作原理以及普朗克常数的实验测定。这些结果对物理学和计量学具有重要的意义。     

质量基本单位千克的定义演变及其意义

千克的定义从米制公约起发展到国际千克原器,到现今基于普朗克常量的新定义,经历了200多年.新定义的最大特点是改变依赖实物的定义方式,基于自然常数,这是由于以实物定义具有不稳定性和不可靠性以及量值传递的不便性,且千克的重新定义使SI体系协调统一,并潜移默化地更新质量测量观.千克定义的演变无论对质量测量相关领域还是对大众对科学精神的不断认识都有着重要的意义.     

用瓦特天平精确测量普朗克常数——重新定义千克

正在美国国家标准与技术研究院(NIST)最新型号的瓦特天平NIST-4已首次完成了普朗克常数(h)的测量,结果是h=6.62606983×10~(-34)J·s。这一高精度的结果足以被用来准确地定义国际单位制中的"千克"。近130年来,千克的国际定义是基于一块铂铱金属,它存放在巴黎国际度量衡局(BIPM)。这个国际千克原器一直被认定是国际单位制(SI)的基础。尽管千克原器的保存环境受到严格控制,铂铱金属其表面仍不可避免地会发生氧化,从而导致质量损耗。科学界一直想用一种基于     

基本电荷的精密测量及电流单位安培的重新定义

1990年1月1日,为了建立电压和电阻及其他电学量在测量中的国际一致性,国际计量委员会引入了分别基于约瑟夫森效应和量子霍尔效应的伏特V和欧姆Ω新的实际表示,以及KJ和RK的约定值(即采用值)。本文给出了由国际科技数据委员会推荐的2014年电学量基本常数自洽组的最新数值。     

暗能量研究进展

1998年,美国两个超新星观测团队发现,今天的宇宙是在加速膨胀的,而推动宇宙加速膨胀的是一种不为当时人们所知的物质组分——暗能量。暗能量的存在是近年来粒子宇宙学研究领域最重要的发现之一,并为随后一系列的天文观测实验所支持。暗能量的物理性质已经成为当今宇宙学的一个研究热点,近年来已经取得了巨大的进展。本文将会回顾一下近些年来国内外在暗能量研究方面,特别是在利用天文观测数据限制暗能量性质方面所取得的进展,并展望未来的天文观测实验研究暗能量性质的可行性。     

暗能量研究进展

1998年,美国两个超新星观测团队发现,今天的宇宙是在加速膨胀的,而推动宇宙加速膨胀的是一种不为当时人们所知的物质组分——暗能量。暗能量的存在是近年来粒子宇宙学研究领域最重要的发现之一,并为随后一系列的天文观测实验所支持。暗能量的物理性质已经成为当今宇宙学的一个研究热点,近年来已经取得了巨大的进展。本文将会回顾一下近些年来国内外在暗能量研究方面,特别是在利用天文观测数据限制暗能量性质方面所取得的进展,并展望未来的天文观测实验研究暗能量性质的可行性。     

晶格常数对左手材料的能量透射率及负折射率的影响

研究晶格常数对左手材料的能量透射率、负折射率以及品质因素(FOM)的影响.结果表明,随着晶格常数的减小,左手材料的低阶透射峰出现异常增大,其物理机制为阻抗匹配;左手材料的负折射的中心频率随着晶格常数的减小而蓝移,与理论结果基本一致;晶格常数对左手材料的FOM有重要的影响,当晶格常数减小到一定值时,可以实现完美阻抗匹配,从而得到较高的FOM.     

26种材料能量损失函数的计算研究

计算拟合了26种块体材料的能量损失函数,包括18种单质材料（Ag、Al、Au、C、Co、Cs、Cu、Er、Fe、Ge、Mg、Mo、Nb、Ni、Pd、Pt、Si、Te）和8种化合物（AgCl、Al₂O₃、AlAs、CdS、SiO₂、ZnS、ZnSe、ZnTe）.基于Drude-Lindhard模型,将实验测得的能量损失函数拟合为有限个解析函数,通过求和规则验证了拟合结果的准确性.基于拟合结果,模拟了反射电子能量损失谱,模拟结果与实验结果一致.所有材料能量损失函数的拟合参数均在线公开,地址为http：//micro.ustc.edu.cn/ELF/ELF.html.     

光电效应测普朗克常数的数据处理及误差分析

在光电效应测量普朗克常数的实验中,采用零电流法测遏止电压,实验操作的可重复性好.不论是采用逐差法还是线性回归法,计算得出普朗克常数的相对误差都在2.5%之下,甚至相对误差小到0.03%,而且通过对该实验数据处理及分析,发现同一次实验数据,用不同的数据处理方法,相对误差竟相差几十倍.     

The Planck Constant for the Definition and Realization of the Kilogram

On May 20, 2019 the values of the Planck, h, and Avogadro, N_A, constants will be fixed, revising our measurement system, the International System of Units (SI), and providing a new way to get mass traceability. While the famous energy relations mc² and hf may remind many that the Planck constant is indeed related to mass, it is less recognized how this is also true for the Avogadro constant. These concepts are reviewed in the context of the upcoming revision of the SI. How the fixed values were chosen and how mass traceability will be maintained with the smallest uncertainty are also discussed.     

Progress on accurate measurement of the Planck constant:Watt balance and counting atoms

The Planck constant h is one of the most significant constants in quantum physics.Recently,the precision measurement of the value of h has been a hot issue due to its important role for the establishment of both a new SI and a revised fundamental physical constant system.Up to date,two approaches,the watt balance and counting atoms,have been employed to determine the Planck constant at a level of several parts in 108.In this paper,the principle and progress on precision measurement of the Planck constant using watt balance and counting atoms at national metrology institutes are reviewed.Further improvement in determining the Planck constant and possible developments of a revised physical constant system in future are discussed.     

用天平测定电介质的相对介电常量

利用分析天平，测出了带电平行板电容器两金属板间的相互吸引力F，根据F与两极板间电压U的函数关系，对测量数据进行回归计算，得出平行板电容中电介隔片的相对介电常量。     

Numerical modeling of the motion of a torsion balance in the problem of measuring the Newtonian gravitational constant

The motion of a torsion balance with five degrees of freedom has been numerically simulated. It has been shown that the oscillations along the swing degrees of freedom are excited by the random noise of the seismic origin and their amplitude varies with time. It has been shown also that the nonlinear couplings between the swing and torsion degrees of freedom result in the appearance of combination oscillations. The methods for effectively suppressing these combination oscillations have been considered.     

微机辅助光电效应实验

本介绍一种借助微机研究光电效应的实验系统，微机作为中心控制单元，完成数据采集和存储，实现大量观测数据的建模和平均。最后给出了普朗克常数的测定结果。     

用电子分析天平测量静电力及真空介电常量

介绍了用电子分析天平测量平行板电容器两极板间的静电力和真空介电常量的原理和方法．     

The Boltzmann Constant for the Definition and Realization of the Kelvin

In November 2018, the four base units, kilogram, ampere, kelvin, and mole, of the International System of Units (SI) are redefined in terms of fundamental physical constants. The redefinition comes into force on World Metrology Day, 20 May 2019. The kelvin, the base unit of thermodynamic temperature, from then is to be founded on a fixed numerical value of the Boltzmann constant. Herein, the change in the definition of the kelvin and the consequences for practical temperature measurement are explained. The primary thermometry methods applied to determine the numerical value of the Boltzmann constant for the redefinition are reviewed. The prospects for the future application of these methods are outlined.     

光电效应演示和普朗克常量测定仪

在光电效应演示实验中．用LED光源代替汞灯,既可增强实验演示效果,又可定量计算普朗克常量．