พื้นฐานของเครื่องมือวัด

ประวัติของหน่วยวัดความยาว

(1) การใช้ร่างกายมนุษย์เป็นแหล่งอ้างอิง

วิธีการกำหนดหน่วยหลักที่ใช้วัดความยาวมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากมาเป็นเวลานาน สมัยก่อนจะใช้ร่างกายมนุษย์เป็นฐานสำหรับอ้างอิง ตัวอย่างเช่น ระยะหนึ่งศอก คือหน่วยที่ระบุความยาวจากข้อศอกไปจนถึงปลายนิ้ว มีการใช้หน่วยนี้ในอารยธรรมโบราณ เช่น เมโสโปเตเมีย อียิปต์ และโรมัน ความยาวจะแตกต่างกันในแต่ละภูมิภาค ตั้งแต่ 450 ถึง 500 มม. การศึกษาได้พิสูจน์แล้วว่า ปิรามิดของอียิปต์ที่มีชื่อเสียงจากการก่อสร้างที่มีความแม่นยำ ได้รับการก่อสร้างโดยใช้หน่วยศอกสองประเภทคือแบบยาวและแบบสั้น กล่าวกันว่ามาตรฐานของการวัดความยาวในยุคนั้นคือร่างกายของผู้ปกครองประเทศหรือบุคคลอื่นที่มีอำนาจ แม้กระทั่งในปัจจุบันก็ยังมีการใช้หน่วยของความยาวจากร่างกายมนุษย์ในประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอเมริกา อันได้แก่ หลา ฟุต และนิ้ว

การใช้ร่างกายมนุษย์เป็นหน่วยของความยาว (1 ศอก)
การใช้ร่างกายมนุษย์เป็นหน่วยของความยาว (1 ศอก)

(2) การใช้โลกเป็นแหล่งอ้างอิง

มีการใช้หน่วยความยาวจากร่างกายมนุษย์อยู่หลายพันปี จนกระทั่งมีการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 200 ปีที่ผ่านมา เมื่อยุคแห่งการสำรวจจบสิ้นลง และอุตสาหกรรมเติบโตขึ้นอย่างมากในยุโรปตะวันตก จึงเกิดความจำเป็นในการกำหนดหน่วยวัดความยาวในระดับโลก ในศตวรรษที่ 17 มีการจัดอภิปรายเกี่ยวกับการกำหนดหน่วยวัดขึ้นในยุโรป หลังจากการถกเถียงกันอย่างยาวนานนับศตวรรษ ทางฝรั่งเศสก็ได้เสนอหน่วยเมตร (เป็นภาษากรีกหมายถึง “เพื่อวัด”) ขึ้นในปี 1791 ครั้งนี้แหล่งอ้างอิงคือระยะทางของเส้นเมอริเดียนจากขั้วโลกเหนือไปยังเส้นศูนย์สูตร ระยะหนึ่งเมตรถูกกำหนดไว้ที่ 1/10,000,000 ของระยะทางนี้ ต่อมา ได้มีการสร้างต้นแบบการวัดขึ้นที่ฝรั่งเศสในช่วงท้ายศตวรรษที่ 19 โดยใช้โลหะผสมของแพลตตินัมและอิริเดียมซึ่งทนทานต่อปฏิกิริยาออกซิเดชันและการสึกกร่อนได้สูง โดยเป็นผลมาจากความต้องการกำหนดแหล่งอ้างอิงขนาดในระดับโลก

ระยะหนึ่งเมตรถูกกำหนดไว้ที่ 1/10,000,000 ของระยะทางของเส้นเมอริเดียนจากขั้วโลกเหนือไปยังเส้นศูนย์สูตร
A
ขั้วโลกเหนือ
B
เส้นศูนย์สูตร

ระยะหนึ่งเมตรถูกกำหนดไว้ที่ 1/10,000,000 ของระยะทางของเส้นเมอริเดียนจากขั้วโลกเหนือไปยังเส้นศูนย์สูตร

(3) การใช้ความเร็วของแสงเป็นแหล่งอ้างอิง

แต่เดิมนั้น หน่วยวัดที่ใช้โลกเป็นแหล่งอ้างอิงนั้นเป็นที่เข้าใจกันว่านำมาใช้สำหรับการวัดได้ยาก นอกจากนี้ ก็ยังมีปัญหาเกิดขึ้นจากความผิดพลาดระหว่างการสร้างและการเสื่อมสภาพของต้นแบบการวัด ซึ่งนำไปสู่การถกเถียงเพื่อสร้างแหล่งอ้างอิงใหม่ ในระหว่างการประชุมทั่วไปด้านการชั่งตวงวัด (CGPM) ที่จัดขึ้นในปี 1960 ความยาวหนึ่งเมตรจะกำหนดจากความยาวคลื่นของแสงสีส้มที่เปล่งจากธาตุ Krypton-86 ในสภาพสุญญากาศ เนื่องจากความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเลเซอร์ในปี 1983 ทำให้มีการกำหนดความยาวหนึ่งเมตรจากความเร็วของแสงและเวลา ในปัจจุบัน ความยาวหนึ่งเมตรจะหมายถึง “ระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศเป็นเวลา 1/299,792,458 วินาที” ซึ่งได้รับการกำหนดมาตั้งแต่ปี 1983

ระยะทางที่แสงเดินทางใน 1/299,792,458 วินาที = 1 ม.
A
แสง

ระยะทางที่แสงเดินทางใน 1/299,792,458 วินาที = 1 ม.

หน้าหลัก