基本單位

物理量之間通過各種物理定律和有關的定義彼此建立聯繫。人們往往取其中的一些作為基本物理量，以它們的單位作為基本單位，形成配套的單位體系，其他的單位可以由此推出，這就是單位制。

基本介紹

• 中文名：基本單位
• 外文名：Basic unit
• 類型：概念
• 類別：單位
• 米制公約：1875年
• 適用範圍：數理科學

歷史沿革

由於歷史的原因，世界各國一直通過有各種不同的單位體制，混亂複雜。不同行業採用的單位也不盡相同，例如：法國曾通用米-噸-秒制，英美曾通用英尺-磅-秒制，技術領域中採用工程單位制，即米-千克力-秒制，而物理學則習慣於厘米-克-秒（CGS）單位制。這對經濟交往和科技工作都十分不利。為了便於國際間進行工業技術的交流，1875年在簽署米制公約時，規定以米為長度單位，以千克為質量單位，以秒為時間單位。這就是眾所周知的米-千克-秒（MKS）單位制。

國際單位制

國際單位制的基本單位為米、千克、秒、安培、開爾文、摩爾和坎德拉。

米

符號：m

米：是光在真空中於1/299,792,458s時間間隔內所經路徑的長度。

在1960年國際計量大會上，確定以上定義的同時，宣布廢除1889年生效的以鉑銥國際米原器為標準的米定義。

在1792年，法國國民議會決定建立新的長度單位要與地球橢球子午線弧長發生聯繫。為此，從1792～1797年進行了弧度測量，計算了1800年德蘭勃爾橢球，取其子午圈長度的四千萬分之一作為長度單位，稱為1米。1872年在巴黎召開的世界長度會議上決定，製造31支“米原型尺”，每支尺都編了號。除了N0.6號為國際原尺外,其它的都以國際原型尺為標準,精密檢定,求出長度,分發各國保存,作為長度單位的標準。我國因未加入國際度量衡協會，沒有獲得米原型尺。這種實物“米”定義為“1米是N0.6‘米原型尺’在冰溶點溫度時兩刻劃線間的距離。”其缺點是：難以復現，容易損壞；隨時間有緩慢變化；精度不夠高，僅1～2×10-6；少數國家有，滿足不了大多數國家長度傳遞的要 求。因此，實物米需用自然米來代替。

1960年第11屆國際計量大會通過了光波米的定義，第二次“米”定義為“氪-86原子的2P10 和5d5 能級之間躍遷輻射在真空中波長的1650763．73倍為 1米。” 氪-86譜線輪廓稍微有些不對稱，光波米在實驗室復現精度為 4 × 10-9　。

1983年第17屆國際計量會議上通過了第三次光速米的定義，“1米是光在真空中299 792 458分之一秒時間內所傳播的距離。”

千克

符號：kg

千克：國際千克原器的質量為1 kg。

國際千克原器是1889年第一屆國際權度大會批准製造的.它是一個高度和直徑均為39 mm的，用鉑銥合金製成的圓柱體。原型保存在巴黎國際計量局。

2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1千克將定義為“對應普朗克常數為6.62607015×10^-34J·s時的質量單位”。

秒

符號：s

秒：銫—133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9,192,631,770個周期的持續時間為1 s。

起初，人們把一晝夜劃分為24 h,1 h為60 min,1 min為60 s.但一晝夜的周期，即太陽日是變動的，所以定義1 s等於平均太陽日.後來又發現，地球公轉周期也是變動的，於是又需確定另外的定義。隨著科學技術的發展，科學家們發現，原子能級躍遷時，吸收或發射一定頻率的電磁波，其頻率非常穩定。於是在1967年第十三屆國際計量大會上確認了上述定義。

安培

符號：A

安培：1946年，國際計量委員會（CIPM）提出定義為：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1米的平行而無限長的圓直導線內，通以等量恆定電流，導線間相互作用力在1米長度上為2×10^－7牛時，則每根導線中的電流為1安培，又稱絕對安培。該定義經1948年第9屆國際計量大會（CGPM）通過並沿用。

1948年國際度量衡委員會第九次會議作了這樣的規定。1960年10月，第十一屆國際權度大會上確認為國際單位制中的七種基本單位之一。

由於涉及到在實驗室中無法精確重複的操作，安培將用單位質子所攜帶的電荷量（基本電荷）來定義。

2018年11月16日，國際計量大會通過決議，安培將定義為“單位時間內通過1/1.602176634×10^19個電子對應的電流”

開爾文

符號：K

開爾文：水的三相點熱力學溫度的為273.16 K。

該單位是以英國物理學家開爾文的名字命名的."開爾文"的溫度間隔與"攝氏度"的溫度間隔相等.但開氏溫標的零度（0 K），是攝氏溫標的零下273.15度（-273.15℃）。

1968年國際計量大會決定把"開爾文"作為七個基本單位之一。

開爾文將以玻爾茲曼常數為定義基礎，後者將一個氣體分子的平均動能與其絕對溫度聯繫起來。該定義將提高對極端低溫和極端高溫的測量精度。

2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1開爾文將定義為“對應玻爾茲曼常數為1.380649×10^-23J·K^-1的熱力學溫度”。

摩爾

符號：mol

摩爾：簡稱摩，摩爾是一系統的物質的量，該系統中所包含的基本單元與0.012kg 12C的原子數目相等。

使用摩爾時，基本單元應予指明，可以是原子，分子，離子，電子及其他粒子，或這些粒子的特定組合。

摩爾拉丁文的原意是大量和堆量。它是用巨觀的量來量度微觀粒子的一個單位。1971年第十四屆國際計量大會通過了對摩爾的定義。中國1977年國務院公布了介紹摩爾的檔案，同時取消克原子，克分子，克分子濃度，克分子體積等概念。

摩爾和千克之間的聯繫將會被切斷，計量學家會先確定阿伏伽德羅常數，根據它來定義這個單位。

2018年11月16日，國際計量大會通過決議，1摩爾將定義為“精確包含6.02214076×10^23個原子或分子等基本單元的系統的物質的量”。與此同時修改了阿伏伽德羅常數為6.02214076×10^23。

坎德拉

符號：cd

坎德拉：簡稱坎，一個光源在給定方向上的發光強度。該光源發出的頻率為540×1012Hz赫茲的單色輻射，且在此方向上的輻射強度為(1/683)瓦特/球面度。

20世紀早期，美國、法國、英國曾經以碳絲燈的發光強度定義坎德拉。

1993年，計量學家基於黑體輻射改進了定義精度，1948年該定義被接受，之後又被替換為當前定義。