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迈克尔:光学精密计量的艺术家

人才新闻中国仪表网2015年10月23日 09:43人气:26121

  【中国仪表网人才新闻】计量总与我们的生活息息相关,计量的发展都是人们一步步走过来的。为计量那些看不到的长度,阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊发明了迈克尔逊干涉仪,给人们带来极大的方便。
  

  10月20日,全国光电测量标准化技术委员会(TC487)在北京成立。国家标准化管理委员会副主任方向、中科院计划财务局局长孔力、标委会主任委员、光电院院长相里斌等出席成立大会并讲话。国标委、科技部、中科院、有关行业协会、学会和标委会委员、代表共80余人出席了大会。
  
  方向首先代表国标委发言。他认为,测量是标准化的基础,而光电测量又是众多测量方法中的基础,几乎所有的精密测量都离不开光电测量技术,光电测量不仅在国民经济建设领域,而且在国防建设中也具有重要的地位和作用。在标准的前提下,测量仪器是最基本的测量要求。为了光学精密测量的发展,科学家做出了很大的努力。
  
  1883年,迈克尔逊为了研究当时著名的“以太”问题,利用光的干涉特性,设计并发明了第一台迈克尔逊干涉仪。它原理很简单,将一束光分成两束,这两束光经过相同距离传播后又合到一起,这时在某些地方就会看到亮条纹,即强度是两束光的强度之和,但也会发现有些地方观察到暗条纹,即出现11=0,没有强度,这样就形成了条纹相间的图案,当其中一条光束传播距离发生变化,条纹图案便会发生变化,当这两束光传播距离的差值达到光的一个波长时,图案正好变化一次,这样就可以用光的波长来丈量物体的长度。
  
  不同颜色的光的波长是不一样的,其中红光波长约625纳米,大概就是百分之一头发丝的厚度,而绿光波长约是520纳米,蓝光波长约是470纳米。利用这些光的波长去丈量物体的长度或物体运动的距离,正是光学精密机械的开端。后来,迈克尔逊利用自己设计的干涉仪对存放在舍夫勒(Sevres)的国际标准米尺进行测算,确定了巴黎的米尺等于1553163.5个镉红线的波长长度,这是人类首次获得一种永远不变且毁坏不了的长度基准,如此精确的测算使得迈克尔逊闻名于全球。
  
  迈克尔逊干涉仪由于结构简单、精度高,因而被广泛应用于各个领域。1920年,迈克尔逊与天文学家F·G·皮斯合作,把一台20英尺的干涉仪放在100英寸反射望远镜后面,制成了第一台恒星干涉仪,用它测量猎户座α(参宿四)的惊人的角直径,计算出其直径约为3.86×108千米,约30000个地球那么大,引起了科学界和媒体的关注。同时它可以制成地震检波器,利用人工地震波,检测油气矿藏;可以制成光学相干层析成像仪,扫描人眼底的形貌,从而用于检测青光眼、白内障等眼科疾病;甚至我们手中的智能手机屏幕,也可以用它来进行平面度的检测。
  
  1907年,迈克尔逊因“发明精密光学仪器及应用这些仪器所进行的光谱学和计量学研究”获得诺贝尔物理学奖,他所完成的实验都以设计精巧、精确度高而闻名,就连爱因斯坦也忍不住称赞他为“科学中的艺术家”。
(本文来源:光明日报转载请注明出处
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