Techniklexikon

Meter

Einheitenzeichen m, SI-Basiseinheit der Länge. Definition: Das Meter ist die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum während der Dauer von (1/299 792 458) s durchläuft. Diese Definition von 1983 verknüpft die Längeneinheit über die Lichtgeschwindigkeit, deren Wert auf 299 792 458 m·s^-1 festgelegt wurde, mit der Definition der Sekunde. Damit wird innerhalb der Logik des SI-Systems eine der beiden Definitionen des Meters oder der Sekunde überflüssig. Da sich die Sekunde genauer festlegen und messen lässt (relative Genauigkeit 10^-13), könnte eigentlich das Meter als Basiseinheit gestrichen werden.

Nach der Definition lässt sich das Meter durch eine Laufzeitmessung realisieren, die um so genauer wird, je länger die Messstrecke ist (die relative Unsicherheit z.B. bei Vermessung eines Laserpulses von der Erde zu einem Spiegel auf dem Mond beträgt ca. ±3 × 10^-10). Für Präzisionsmessungen im Labor eignen sich dagegen interferometrische Verfahren (Interferometrie), bei denen die zu vermessende Länge mit der bekannten Wellenlänge eines Normals verglichen wird. Als Strahlungsquellen kommen (frequenzstabilisierte) Laser in Frage, als Bezugswellenlängen werden Absorptionslinien von Atomen, Molekülen oder Ionen verwendet. Das Internationale Komitee für Masse und Gewicht (CIPM) (Internationale Meterkonvention) empfiehlt im sichtbaren Bereich sechs Wellenlängen (640, 633, 612, 576, 543 und 514 nm), die durch Strahlungsübergänge im Iod-Molekül (I₂) stabilisiert werden; je eine weitere ist durch das Calcium-Atom (657 nm) und durch eine Absorptionslinie im Methan (3,39 mm) stabilisiert. Die geringste Unsicherheit beträgt bei l = 633 nm etwa 2,5 × 10^-11 l; durch Verwendung von Laserkühlung und Hochfrequenzfallen soll die Unsicherheit noch reduziert werden. Der 1997 von der PTB vorgestellte Prototyp eines transportablen Wellenlängennormals, das auf der Frequenz des Interkombinationsübergangs von atomarem ⁴⁰Ca beruht, erreicht eine relative Unsicherheit von 2,2 × 10^-12. Geschichte: Länge.