Đơn vị mét được xác định như thế nào?

Dụng cụ học tập thường có một chiếc thước kẻ nhựa trong suốt. Trên mặt thước có khắc nhiều vạch. Một vạch nhỏ là 1mm, 10 vạch nhỏ là 1 cm, 1.000 vạch nhỏ là 1 mét.


Mét là đơn vị độ dài được dùng phổ biến trên toàn thế giới. Tại sao lại phải sử dụng đơn vị độ dài thống nhất như vậy? Các nước thời cổ đại đều có đơn vị độ dài riêng của mình, nhưng đơn vị độ dài của mỗi thời kỳ luôn luôn thay đổi. Kích thước bị thay đổi nhiều sẽ mang lại không ít khó khăn trong việc chế tạo máy móc cần sự chính xác, tỉ mỉ.
Sau cách mạng công nghiệp thế kỉ 18, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã khiến các nhà khoa học phải tìm ra một tiêu chuẩn độ dài thống nhất quốc tế có khả năng ổn định trong thời gian dài.
Các nhà khoa học lúc đó cho rằng kích thước của Trái Đất là không thay đổi. Năm 1790, giới khoa học nước Pháp đã đo lường tuyến Tí Ngọ (tuyến Bắc Nam) và đề xuất rằng: Lấy một phần 10 triệu tuyến Tí Ngọ từ xích đạo qua Paris, đến Bắc Cực làm tiêu chuẩn độ dài, gọi là một mét “m”. Mọi người căn cứ vào tiêu chuẩn độ dài này đã dùng bạch kim chế tạo ra chiếc thước mét tiêu chuẩn đầu tiên.

Năm 1889, tại Hội nghị đo lường quốc tế, người ta đã chính thức quyết định, căn cứ vào độ dài của thước mét tiêu chuẩn đầu tiên này, chế tạo ra thước mét có tiết diện hình X bằng hợp kim “Bạch kim – Irit”, và lấy nó làm thước mét tiêu chuẩn quốc tế. Chiếc thước mét tiêu chuẩn quốc tế này được lưu giữ ở cục đo lường quốc tế Paris. Thước mét mà các nước chế tạo ra đều phải đưa đến Paris theo định kỳ để thẩm tra, đối chiếu với thước mét tiêu chuẩn quốc tế này.
Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa cảm thấy hài lòng với chiếc thước mới quý báu này, lý do thứ nhất là nó quá yếu, để duy trì độ chính xác thì phải đặt nó trong phòng nhiệt ổn định quanh năm. Lý do thứ hai là, hợp kim “Bạch kim – Irit” vẫn không tránh khỏi hiện tượng nóng nở ra, lạnh co lại. Lý do thứ ba là thước được làm bằng kim loại, sẽ không tránh khỏi bị ăn mòn, hao mòn theo thời gian.
Các nhà vật lý học cận đại đã nghiên cứu bản chất của ánh sáng và thấy rằng ánh sáng là vật truyền dẫn theo hình thức sóng. Ánh sáng có màu sắc khác nhau thì có bước sóng khác nhau, và bước sóng rất ổn định. Lấy bước sóng ánh sáng làm tiêu chuẩn độ dài có tính ưu việt rất lớn. Vì thế tháng 10/1960, tại Hội nghị đo lường quốc tế lần thứ 11, người ta đã chính thức xác định độ dài tiêu chuẩn của mét = 1.650.763 lần bước sóng của ánh sáng có màu da cam mà Kripton – 86 phản xạ trong khoảng chân không.
Sau khi tia laze được phát minh, do tính đơn sắc của tia laze tốt, độ sáng cao, lấy bước sóng của tia laze làm tiêu chuẩn cơ bản, thì độ chính xác của nó so với độ chính xác khi dùng nguyên tố đồng vị của Kripton 86 cao hơn hàng triệu lần. Vì thế tia laze đã nhanh chóng trở thành “thước đo ánh sáng” lý tưởng của các nhà khoa học.
Tuy có chiếc thước bằng tia laze này rồi, nhưng các nhà khoa học vẫn tiếp tục kiếm tìm cái có độ chính xác hơn. Ngày 20 tháng 11 năm 1983, tại Hội nghị đo lường quốc tế lần thứ 17 tổ chức tại Paris, các nhà khoa học đã tiến hành thêm một bước xác định độ dài tiêu chuẩn của mét, nó tương đương với độ dài đường truyền của ánh sáng trong thời gian 1/299792458 giây trong khoảng chân không. Do tốc độ truyền của ánh sáng trong khoảng chân không là không thay đổi, vì thế chiếc thước đo ánh sáng mới này đặc biệt chính xác.