Физикийн хэмжилтийн үндсэн аргууд
Физикийг ихэвчлэн суурь шинжлэх ухаан гэж үздэг бөгөөд байгалийн ертөнцийг удирддаг зарчмуудыг гүнзгий судалдаг. Эдгээр зарчмуудыг ойлгож, хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бол нарийвчлалтай хэмжилт юм. Физикийн хэмжилтийн аргууд нь эрдэмтдэд тоо хэмжээг тодорхойлохоос гадна туршилтаар дамжуулан онолыг баталгаажуулах боломжийг олгодог. Энэ нийтлэлд физикийн хэмжилтэд ашигладаг зарим үндсэн аргуудыг авч үзэх болно.
1. Физикийн хэмжилтийн танилцуулга
Физикийн хэмжилт нь урт, масс, цаг хугацаа, цахилгаан гүйдэл зэрэг физик шинж чанарыг тоон үзүүлэлтээр илэрхийлэхийг хэлдэг. Эдгээр хэмжилтүүд нь туршилт, онол, хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Нарийвчлал, нарийвчлал, найдвартай байдал нь үр дүнтэй хэмжилтийн аргын онцлог шинж чанар юм.
2. Хэмжилтийн нэгж
Аливаа хэмжилтийн системийн үндэс суурь нь түүний нэгжүүд юм. Олон улсын нэгжийн систем (SI) нь дэлхий даяарх физик хэмжилтийн стандарт юм. SI үндсэн нэгжүүдэд дараахь зүйлс орно.
– Уртын тоолуур (м)
– Килограмм (кг) жин
– Цаг хугацааны хувьд секунд(ууд)
– Цахилгаан гүйдлийн хувьд Ампер (А)
– Температурын хувьд Келвин (K)
– Бодисын хэмжээг илэрхийлэх моль (моль)
– Гэрэлтэлтийн эрчмийн хувьд Candela (cd)
3. Хэмжилтийн үндсэн аргууд
а. Уртын хэмжилт
Урт бол хамгийн энгийн физик хэмжигдэхүүнүүдийн нэг юм. Уртыг хэмжих аргууд нь энгийн шугам, соронзон хэмжүүрээс эхлээд нарийн багаж хэрэгсэл болж хөгжсөн.
– Шугам болон хэмжигч: Өдөр тутмын хэмжилтэд шугам болон верниер хэмжигч ашигладаг. Верниер хэмжигч нь 0.02 мм хүртэл нарийвчлалтайгаар хэмжиж чаддаг.
– Микрометр: Нарийвчлалтай хэмжилт хийхэд микрометрийн шураг хэмжүүр нь бүр ч нарийн нарийвчлалыг өгдөг.
– Лазер: Орчин үеийн хэрэглээнд лазер интерферометр нь гэрлийн долгионы уртыг хэмжих замаар өндөр нарийвчлалтайгаар хангадаг.
б. Массын хэмжилт
Массыг хэмжих нь гал тогооны жороос эхлээд лабораторийн туршилт хүртэл бүх зүйлд үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг.
– Тэнцвэрийн хэмжүүр: Уламжлалт тэнцвэрийн хэмжүүр нь үл мэдэгдэх массыг мэдэгдэж буй стандарттай харьцуулдаг.
– Цахим жинлүүр: Орчин үеийн цахим жинлүүр нь массыг цахилгаан дохио болгон хувиргадаг бөгөөд өндөр нарийвчлал, ашиглахад хялбар байдлыг санал болгодог.
– Массын спектрометр: Дэвшилтэт лабораторид массын спектрометр нь бөөмсийн массыг хэмжиж, молекулын бүтцийг нарийвчлан шинжлэх боломжийг олгодог.
в. Цагийн хэмжилт
Туршилт, одон орны ажиглалт, тэр ч байтугай өдөр тутмын амьдралд цаг хугацааны нарийвчлал чухал юм.
– Цаг ба секундомер: Цагийн үндсэн хэмжилтийг цаг ба секундомер ашиглан хийдэг.
– Атомын цаг: Өндөр нарийвчлалтай байхын тулд атомын цаг нь атомын чичиргээг (цезий гэх мэт) ашиглан секундын тэрбум хуваарь хүртэл нарийвчлал өгдөг.
– Осциллограф: Электрон дохион дахь хугацааны интервалыг хэмжихэд осциллограф нь долгионы хэлбэрийн хэв маягийг харуулж, шинжилдэг.
d. Температурын хэмжилт
Температурын хэмжилт нь шинжлэх ухааны судалгаа, үйлдвэрлэлийн процесс, хүрээлэн буй орчны хяналт шинжилгээнд хаа сайгүй хэрэглэгддэг.
– Термометр: Уламжлалт мөнгөн ус эсвэл спиртийн термометр нь тэлэлтийн замаар температурын өөрчлөлтийг хэмждэг.
– Термопар: Эдгээр төхөөрөмжүүд нь температурын зөрүүг цахилгаан хүчдэл болгон хувиргадаг.
– Хэт улаан туяаны термометр: Эдгээр багаж нь объектоос ялгарч буй хэт улаан туяаны цацрагийг ашиглан температурыг шууд хүрэлцэхгүйгээр хэмждэг.
e. Цахилгаан гүйдлийн хэмжилт
Цахилгаан гүйдлийг ойлгох, хянах нь хэлхээ болон цахилгаан инженерчлэлд чухал ач холбогдолтой.
– Амперметр: Хэлхээний гүйдлийн урсгалыг шууд хэмждэг.
– Вольтметр: Хоёр цэгийн хоорондох хүчдэлийн зөрүүг хэмжиж, мэдэгдэж буй эсэргүүцэлтэй хослуулсан үед шууд бусаар гүйдэл өгдөг.
– Осциллограф: Хүчдэлээс гадна осциллограф нь гүйдлийн долгионы хэлбэрийг дүрслэн харуулж, дохионы шинж чанарыг шинжлэх боломжтой.
4. Дэвшилтэт хэмжилтийн техникүүд
а. Спектроскопи
Спектроскопи нь матери ба цахилгаан соронзон цацрагийн харилцан үйлчлэлийг судлахад оршино.
– Хэт улаан туяаны (IR) спектроскопи: Молекулуудын чичиргээг хэмжиж, химийн нэгдлүүдийг тодорхойлоход тусалдаг.
– Хэт ягаан туяаны харагдах (UV-Vis) спектроскопи: Хэт ягаан туяаны харагдах спектр дэх гэрлийн шингээлтийг судалж, электрон шилжилтийн талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг илчилдэг.
b. Рентген талстжуулалт
Энэ арга нь рентген туяаны дифракцийн хэв маягийг хэмжих замаар талст материалын атомын бүтцийг тодорхойлдог.
5. Тохируулга ба стандартууд
Хэмжилтийг тогтвортой, харьцуулж болохуйц байлгахын тулд багаж хэрэгслийг мэдэгдэж буй стандартын дагуу тогтмол тохируулж байх ёстой. АНУ-ын Үндэсний Стандарт, Технологийн Хүрээлэн (NIST) зэрэг байгууллагууд тохируулгын стандартчилагдсан лавлагаа өгдөг.
6. Алдааны шинжилгээ
Ямар ч хэмжилт хэзээ ч төгс байдаггүй. Алдааг ойлгож, багасгах нь найдвартай өгөгдөлд чухал үүрэгтэй.
а. Системчилсэн алдаанууд
Эдгээр нь хэмжих хэрэгсэл эсвэл техникийн алдаанаас үүдэлтэй бөгөөд ихэвчлэн тодорхойлж, засч залруулж болно.
б. Санамсаргүй алдаанууд
Урьдчилан таамаглах аргагүй хэлбэлзлээс үүдэлтэй санамсаргүй алдааг давтан хэмжилт болон статистикийн шинжилгээгээр бууруулж болно.
7. дүгнэлт
Физикийн хэмжилтийн нарийвчлал, нарийвчлал нь таамаглалыг шалгах, онолыг баталгаажуулах, технологид физик зарчмуудыг хэрэгжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Хэмжилтийн техникүүдийн дэвшил нь шинжлэх ухааны судалж, ойлгож чадах хил хязгаарыг тэлсээр байна. Бид эдгээр техникийг боловсронгуй болгож, шинэ аргуудыг хөгжүүлэхийн хэрээр орчлон ертөнцийн талаарх бидний ойлголт улам бүр нарийвчлалтай болж байна.
Физикийн салбарт хэмжилт нь зүгээр нэг хэрэгсэл биш, харин бидний байгалийн ертөнцийг дүрсэлж, түүнтэй харьцдаг гүн гүнзгий хэл юм. Энгийн шугам эсвэл хамгийн сүүлийн үеийн спектрометрээр дамжуулан хэмжилтийн техникүүд нь физикийн нээлт, инновацийн үндэс суурь болдог.
