Как свет задаёт длину метра
В Международной системе единиц скорость света в вакууме зафиксирована точно: 299 792 458 метров в секунду. Поэтому метр определяется через время: это путь, который свет проходит за 1/299 792 458 секунды. Здесь важна не скорость света в воздухе или стекле, а именно в вакууме: среда может замедлять распространение света.
Но лаборатории обычно не запускают свет по длинной трассе и не измеряют этот путь секундомером. Вместо этого они связывают длину световой волны с её частотой. Частота показывает, сколько колебаний происходит за секунду; для света произведение частоты на длину волны равно скорости света. Зная частоту очень стабильного лазера, можно вычислить длину его волны, а затем использовать её как точную «мерку».
Как длина превращается в измерение
Один из способов — интерферометрия. В приборе свет разделяют на два луча, направляют по разным путям, а затем соединяют. Если один путь изменить, картина светлых и тёмных полос сместится. По числу таких смещений можно определить, насколько изменилось расстояние: прибор фактически считает доли длины волны.
Чтобы результат был надёжным, нужна и точная частота света. Её можно связать с атомными часами — приборами, которые отсчитывают время по строго определённым колебаниям атомов. Так в измерении соединяются две вещи: стабильный источник света и точный секундный эталон.
Именно поэтому воспроизведение метра не зависит от сохранности одного физического образца. Современная лаборатория может получить его через собственные оптические и временные измерения — и сравнить результат с лабораторией в другой стране, не перевозя между ними линейку.
