一、米定義的演變

1790年，法國(guó)科學(xué)院受法國(guó)國(guó)會(huì)的委托，提出了 “米”制的建議。1791年“米制”的建議得到批準(zhǔn)，決定以通過(guò)巴黎的子午線的四千萬(wàn)分之一作為1米，并開(kāi)始進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。1799年測(cè)量結(jié)束，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，法國(guó)制造了一支銥合金矩形的金屬標(biāo)準(zhǔn)米尺，這是當(dāng)時(shí)最早的公制長(zhǎng)度實(shí)物基準(zhǔn)，并把它保存在巴黎法國(guó)檔案局，后人稱為“檔案米尺” 隨著國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展，各國(guó)要求建立世界統(tǒng)一的長(zhǎng)度基準(zhǔn)。十九世紀(jì)后期，國(guó)際計(jì)量局定制了30支橫截面為X形鉑銥合金的米原器復(fù)制品，它們的長(zhǎng)度與檔案米尺相等。在1899 年召開(kāi)的第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上批準(zhǔn)了經(jīng)過(guò)測(cè)量選定的其中NoVI作為國(guó)際長(zhǎng)度基準(zhǔn)——國(guó)際米原器，稱國(guó)際米。國(guó)際計(jì)量局還從這批米尺中留下幾支作為工作原器，并把其余的分給其他有關(guān)國(guó)家，作為各國(guó)的長(zhǎng)度基準(zhǔn)。1927年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)規(guī)定了由國(guó)際米確 定的米的定義是：“米是國(guó)際計(jì)量局保存的國(guó)際米原器上兩端刻線的中間刻線的軸線在0°C 時(shí)的距離”。米原器的復(fù)現(xiàn)不確定度約為1.1X10^-7。

由于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，米原器在測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性方面都不能滿足要 求，而且作為實(shí)物基準(zhǔn)，如果因意外而毀壞，不易復(fù)制。從二十世紀(jì)開(kāi)始，各國(guó)科學(xué)家就 開(kāi)始研究用自然基準(zhǔn)來(lái)代替實(shí)物基準(zhǔn)。I960年第十一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)了米的新定 義：“米的長(zhǎng)度等于氪-86原子的2p₁₀。和5d₅能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射在真空中波長(zhǎng)的 1 650 763.73倍”。采用氪-86光波作為長(zhǎng)度的自然基準(zhǔn)，準(zhǔn)確度高，可達(dá)1 X 10^-8,易于測(cè)量和復(fù)現(xiàn)。

二、現(xiàn)行米的定義

隨著具有方向性好、亮度高以及空間相干性和時(shí)間相干性高等特征的激光的出現(xiàn)和激光穩(wěn)頻和伺服技術(shù)的應(yīng)用，激光頻率、激光波長(zhǎng)和光速等方面的研究工作取得了顯著的進(jìn) 展，1975年第十五屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)提出米定義可以通過(guò)光速表示，并認(rèn)為光速值保持不 變對(duì)天文學(xué)和大地測(cè)量學(xué)具有重要的意義。二十世紀(jì)中、后期科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展， 用氪-86光譜輻射波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)米的準(zhǔn)確度已經(jīng)不能滿足各方面的要求,激光的復(fù)現(xiàn)性和方便應(yīng)用等方面遠(yuǎn)優(yōu)于氪-86基準(zhǔn)。為此，1983年10月第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的米的新定義為：“米是光在真空中在(1/299 792 458)s的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度”。由于時(shí)間單位秒(s)是頻率的倒數(shù)，現(xiàn)有秒定義的準(zhǔn)確度很高，而光速是個(gè)固定值，真空中的光速值已被推薦為c=299 792 458m/s,從理論上講沒(méi)有不確定度，從而米的定義可獲得很高的準(zhǔn)確度。

三、米定義的復(fù)現(xiàn)方法

第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)在通過(guò)米的新定義的同時(shí)，規(guī)定了復(fù)現(xiàn)米的定義的三種方法。

1.用于天文測(cè)量、大地測(cè)量的復(fù)現(xiàn)方法

可根據(jù)距離等于時(shí)間乘速度的關(guān)系式，由所測(cè)得的時(shí)間t與固定的光速值c來(lái)復(fù)現(xiàn)長(zhǎng)度L。

2.用于實(shí)驗(yàn)室計(jì)量工作的復(fù)現(xiàn)方法

可根據(jù)  λ= c/f關(guān)系式，由所測(cè)得的頻率f與固定的光速值c來(lái)復(fù)現(xiàn)波長(zhǎng)值λ。

3.用于一般測(cè)量的復(fù)現(xiàn)方法

可直接使用米定義咨詢委員會(huì)推薦使用的五種激光輻射和兩類同位素光譜燈輻射的任意一種來(lái)復(fù)現(xiàn)。所推薦的五種激光輻射是：

(1)甲烷吸收穩(wěn)頻的氦氖激光輻射，其頻率和波長(zhǎng)為：

f=88 376 181 607kHz

 λ= 3 392 231 397. 0fm

相對(duì)不確定度為1.3×10^-10。

(2)碘吸收穩(wěn)頻的染料激光或1.15μm氦氖激光的倍頻輻射，其頻率和波長(zhǎng)為：

f=520 206 808. 53kHz 

λ= 576 294 706. 25fm

相對(duì)不確定度為6×10^-10。

(3)碘吸收穩(wěn)頻的氦氖激光輻射，其頻率和波長(zhǎng)為：

f=473 612 214. 8kHz

λ = 632 991 398. 1fm

相對(duì)不確定度為1×10^-9。

(4)碘吸收穩(wěn)頻的氦氖激光輻射，其頻率和波長(zhǎng)為：

f=489 880 355. 1MHz

λ = 611 970 769. 8fm

相對(duì)不確定度為1. 1×10^-9。

(5)碘吸收穩(wěn)頻的氬離子激光輻射，其頻率和波長(zhǎng)為：

f=582 490 603. 6MHz

λ= 514 673 466. 2fm

相對(duì)不確定度為1. 3×10^-9。

所推薦使用的兩類同位素光譜燈輻射是：

(1)對(duì)應(yīng)于氪-86原子在2p10。和5d5能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射：

f=494 886 516. 5MHz

λ= 605 780 210. 2fm

相對(duì)不確定度為4×10^-9。

(2)汞-198和鎘-114原子的輻射。