Siempre en busca de mejores formas de medir todo tipo de cosas, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han publicado un estudio detallado que sugiere una definición mejorada "elegante" para la unidad estándar de potencia de luz, la ópticavatio.
Pero es más que una simple oportunidad de emprender una unidad de medición internacional. La definición propuesta promete un método más preciso, menos costoso y más portátil para medir esta cantidad importante para la ciencia, la tecnología, la fabricación, el comercio y la defensa nacional.
En lugar de la definición actual basada en comparaciones con el calentamiento eléctrico, el estudio NIST sugiere que el vatio óptico podría determinarse a partir de la fuerza de radiación de la luz y su velocidad, una constante fundamental. Las constantes fundamentales son números que permanecen iguales en todo el mundo, haciendomedidas basadas en ellas universales. Los estándares primarios que definen unidades de medida basadas en constantes fundamentales se consideran ideales.
"Johannes Kepler hizo las primeras observaciones de la presión de radiación a principios del siglo XVII", dijo el líder del proyecto NIST John Lehman. "Hace unos años, decidimos crear un estándar de medición primario sobre esta base". Quizás algún día todos lo haremosredefinir la potencia óptica de esta manera "
La definición propuesta se basa en el trabajo de James Clerk Maxwell en 1862 que muestra que la fuerza ejercida por la luz es proporcional a su poder dividido por la velocidad de la luz. Ahora, se pueden crear estándares de medición prácticos sobre esta base gracias a los recientes avances técnicos del NIST.
La propuesta NIST está en sincronía con la reciente redefinición de los Sistemas Internacionales de Unidades SI, que ofrece mediciones más confiables basadas en propiedades inmutables de la naturaleza. El vatio es la unidad de poder SI, que, como descubrió Maxwell, puede serutilizado para calcular la fuerza, o viceversa. La sugerencia de NIST también podría ayudar a resolver debates sobre la mejor manera de definir una cantidad óptica relacionada conocida como intensidad luminosa. Esta cantidad se expresa en términos de la unidad base del SI conocida como la candela, que depende departe de las propiedades de la visión humana.
El nuevo estudio se realizó en el contexto de los servicios de medición y calibración de potencia láser de NIST, ofrecidos por primera vez en 1974. En los últimos años, los investigadores de NIST han ampliado el rango de potencia de luz que se puede medir, desde una intensidad de luz muy baja de unos pocos fotones.partículas de luz por segundo a láseres de 100 kilovatios que emiten 100,000,000,000,000,000,000,000 de fotones por segundo.
Para medir la potencia óptica de la manera convencional, los investigadores apuntan con un láser a un detector recubierto, miden el cambio de temperatura del detector y luego determinan la potencia eléctrica necesaria para generar una cantidad equivalente de calor. Como se requiere para los estándares de medición, este método puedese puede rastrear hasta el SI, pero indirectamente a través del voltio y el ohm, que a su vez son "unidades derivadas" basadas en ecuaciones nist que utilizan múltiples unidades SI. El equipo del NIST para medir el vatio óptico de esta manera es grande y no portátil.
En el enfoque más reciente, la potencia del láser se puede medir comparándola con la fuerza de gravedad en una masa de referencia típicamente pesada en un "equilibrio analítico" o escala o una fuerza equivalente. NIST ha desarrollado recientemente una técnica que mide unLa fuerza del láser, o el empuje ejercido sobre un espejo por una corriente de fotones. El resultado, medido en miligramos masa o micronewtons fuerza, se puede rastrear hasta la unidad base del SI el kilogramo y se puede utilizar para calcular la potencia óptica.El enfoque es especialmente útil para los láseres de alta potencia utilizados en la fabricación y el ejército porque es más simple, más rápido, menos costoso y más portátil que los métodos convencionales.
El nuevo estudio NIST estableció la validez del enfoque de masa / fuerza al encontrar un fuerte acuerdo entre sus resultados y los del método convencional. Pero la propuesta NIST también ofrece varias ventajas significativas: un estándar primario portátil en forma de una masa de referenciay el potencial para mejorar la precisión.
Los cálculos de masa requieren conocer la cantidad exacta que la gravedad acelera los objetos a una altitud y ubicación particulares. Los cálculos de fuerza no lo hacen, lo que lo hace más simple como estándar principal.
La nueva definición podría ser :
El equipo de NIST planea presentar sus resultados hasta la fecha y la propuesta en una próxima conferencia y continuar la línea de investigación.
"Estamos realizando investigaciones para permitir el enfoque de la presión de radiación para realizar la medición más precisa de la potencia del láser en el mundo", dijo el físico del NIST Paul Williams.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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