Pituus - metri (m)

​Määritelmä: Metri on matka, jonka valo kulkee tyhjössä 1/299792458 sekunnissa. Tämä määritelmä kiinnittää metrin luonnonvakioon, valon nopeuteen tyhjössä.

Toteutus: Määritelmän realisointiin on kolme suositeltua menetelmää:

MIKESin taajuuskampaa) mitataan valon kulkema matka tietyssä ajassa tyhjiössä
b) valon suoran taajuuden mittauksen antaman tyhjiöaallonpituuden avulla
c) käytetään suositeltuja säteilylähteitä, joiden tyhjiöaallonpituus ja taajuus tunnetaan annetuissa olosuhteissa tietyllä epävarmuudella

Tapaa a) ei käytetä varsinaisesti metrin realisoinnissa, mutta hyödynnetään mm. satelliittipaikannuksessa ja maanmittauksessa. Käytännössä metri realisoidaan nykyään käyttämällä yllä esitettyä tapaa b). Tällöin jodistabiloidun laserin tyhjiöaallonpituus lasketaan taajuuskammalla mitatusta laserin taajuudesta sekä valonnopeudesta tyhjiössä. Myös tapa c) on edelleen käytössä.

Tapaa c) käytettäessä laserin tyhjiöaallonpituutena ja taajuutena voidaan suoraan käyttää Kansainvälisen painojen ja mittojen komitean (CIPM) suositelemia arvoja edellyttäen, että laserin taajuus on ohjeistuksen mukaisesti lukittu, johonkin mainittuun atomin tai molekyylin spektriviivaan. Jodistabiloidun laserin tyhjiöaallonpituus tunnetaan parhaimmillaan jopa 11 numeron tarkkuudella. Jodistabiloidusta laserista metri siirretään eteenpäin kalibroimalla muilla tavoin stabiloituja lasereita. Näitä lasereita käytetään erilaisissa interferometreissä, joiden avulla yksikkö voidaan siirtää fyysisiin kappaleisiin tai mitata suoraan liikepituuksia metreissä.

Taustaa: Ensimmäisen kerran metrin määritteli Ranskan kansalliskokous 1791. Metriksi määriteltiin 1/10 000 000 pohjoisnavan ja päiväntasaajan välisestä etäisyydestä. Tämä metrin määritelmä mukainen mitta säilytettiin niin sanotussa arkistometrissä vuodesta 1799 alkaen. Vuonna 1889 metri määriteltiin fyysisen kappaleen avulla kahden platina-iridium tankoon piirretyn viivan välisenä etäisyytenä. Vuonna 1983 17. yleinen paino- ja mittakonferenssi määritteli metrin uudelleen.

Suomen metrin historia alkaa vakauskomission vuonna 1890 vastaanottamasta Suomen metrin prototyypistä. Vuosien varrella laboratorion nimi ja metrin määritelmäkin ovat muuttuneet. Vuodesta 1991 MIKESin pituuslaboratorio on jatkanut vakauskomission ja teknisen tarkastuskeskuksen vakaustoimiston perinteitä. Vuonna 1995 pituuslaboratorio nimettiin kansalliseksi mittanormaalilaboratorioksi. VTT:n konepajateknillinen osasto perustettiin vuonna 1946 ja vuonna 1986 siitä tuli kansallinen mittauspaikka. Vuoden 2000 alussa keskitettiin kansallisia mittanormaalilaboratorioita ja siinä yhteydessä VTT:n valmistustekniikan mittauslaboratorio siirrettiin MIKESiin konepajametrologian laboratorioksi, joka yhdessä pituuslaboratorion kanssa muodosti uuden pituusryhmän.

Pituusryhmän tärkein tehtävä on pituuden yksikön, metrin realisointi jäljitettävien pituusmittauksien mahdollistamiseksi ja luotettavan pituusasteikon levittäminen erilaisten kalibrointien ja mittausten kautta Suomalaiselle teollisuudelle ja yhteiskunnalle. Metri realisoidaan MIKESin taajuuskammalla ja sitä säilytetään taajuuskampaa vasten karakterisoitujen jodistabiloitujen 532 nm:n, 543,5 nm:n ja 633 nm:n Nd:YAG- ja HeNe-lasereiden tyhjiöaallonpituudessa. Jodistabiloituja lasereita käytetään muiden, esim. laserinterferometreissä käytettävien, stabiloitujen lasereiden kalibrointiin. Laserinterferometrien avulla metrin realisointi siirretään fyysisiin kappaleisiin tai mittalaitteisiin.