ETALONS

étalons

Chacune des 7 unités fondamentales a unedéfinition (internationalement agréée) impliquant une expérience aboutissant à la matérialisation de sa mesure, qui est nommée ETALON

Certains étalons ont été définis ou réalisés aux siècles derniers, avec des précisions numériques qui sont devenues insuffisantes pour les expériences en infiniment petit et désormais, on tend à les référencer à partir des constantes fondamentales (qui sont connues chacune avec des précisions ultimes)

Etalon de longueur: le mètre

A l'origine, le mètre (dix-millionième partie d'un méridien terrestre) était matérialisé par la distance entre 2 traits gravés sur un morceau de platine, qualifié d'étalon de longueur.

Désormais, c'est la distance parcourue par la lumière, dans le vide, pendant la fraction de (1 / 299792458) seconde

Etalon de masse: le kilogramme

Jusqu'ici le kilo est défini par un étalon tangible, sous la forme d'un morceau de platine dont quelques exemplaires sont conservés en divers lieux

Mais nous arrivons à une très prochaine référence d'un étalon par rapport à E = mc²

On ne sait pas encore si ce sera avec intervention d'une formule avec la constante de Planck h (6, 62607.10-34 J-s) ou avec nombre d'Avogadro (6,02214.1023 p)

Etalon de temps : la seconde

La seconde (s) fut archaïquement l'étalon de temps, sous la forme de durée moyenne d'un battement de coeur humain

C'est devenu la durée de 9.192.631.771 périodes de vibration d’une radiation lors de la transition entre les 2 niveaux hyperfins (F4.M0 et F3.M0) de l’état fondamental de l’atome de césium 133 (non perturbé par des champs extérieurs, bien sûr !)

Etalon d'intensité électrique: l'ampère

Dans le passé, la définition légale de l'Ampère était "intensité d’un courant électrique constant qui, maintenu dans 2 conducteurs parallèles rectilignes, de longueurs infinies, de sections circulaires négligeables et placés à une distance de un mètre dans le vide, produit entre ces 2 conducteurs une force de 2.10-7 Newton, pour chaque mètre de longueur"

Il y avait un étrange facteur 2 figurant dans cette définition fondamentale, dû au fait qu’une partie de la définition parle d’un plan (où suffisent 2 dimensions géométriques) mais l’autre partie implique une interaction dans l’espace (donc avec une 3° dimension géométrique) et le rapport des mesures d'angles intervenant entre le plan et l’espace imposait 4p / 2p = 2

Devant cette étrangeté, on a enfin défini un Ampère à références formelles :

c'est désormais 6241509629152650000 charges élémentaires (e)  écoulées en une seconde (e = 1,6021733.10-19 Coulomb)

Etalons d'angles: stéradian  et radian

L'unité d'angle solide est le stéradian, angle solide dont le sommet est au centre d'une sphère et découpant, sur la surface de celle-ci une aire équivalente à celle d'un carré de côté égal au rayon de cette sphère.

L'angle plan en est un cas particulier (groupe double) et son unité  (étalon) est le radian,découpant sur la circonférence d'un cercle un arc dont la longueiur est égale au rayon dudit cercle 

Etalon de température: le degré Kelvin

Le degré Kelvin (K) est la mesure élémentaire dans l'échelle thermody-namique des températures absolues, dans laquelle le point triple de l'eau a pour valeur 273,16 

Une révision de cette définition sera prochainement proposée en référence à la constante de Boltzmann (1,3806703. 10-23 J/K)

Etalon de quantité de matière: la mole

Il n'y a pas ici d'expérience à affiner, puisque la molese réfère simplement au nombre d'Avogadro (6,02214.1023 atomes par mole) et qu'il est impossible de les compter dans un étalon réel.

Alors on en reste à cette valeur purement forfaitaire numériquement (et non relative à une quelconque masse mesurable). 

 

En complément des unités fondamentales,  il existe des étalons superfétatoires:

1.le plus connu est l'étalon d'intensité lumineuse: la candela

L'intensité lumineuse n'est pas une grandeur fondamentale car elle a comme dimension L2.M.T-3.A-1 où l'on voit bien qu'y sont formulées 4 grandeurs fondamentales, déjà bien étalonnées par ailleurs.Donc on ne voit pas pourquoi lui conférer un étalon

Mais comme l'intensité lumineuse concerne des phénomènes visuels fondamentaux pour la vie humaine, le législateur (qui n'est pas physicien) a cru bon d'en rajouter et de définir de manière superfétatoire, une unité d'intensité lumineuse...  

Hélas la définition légale de cette unité apporte plus de brume que de clarté, comme le montre sa citation ci-après :

"La candela est l'intensité lumineuse produite, dans une direction donnée, par une source émettant un rayonnement monochromatique de fréquence 5,4.1014 Hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 Watt par stéradian" .

Cela signifie : l’unité d’intensité énergétique est accessoirement le Watt par stéradian (W/sr); mais l'oeil humain ne ressent pas la même intensité, selon la couleur qu'il regarde, alors...

On invente une autre unité (étalon), variable selon la couleur, mais dont on définit toutefois la valeur maximale, qu'on nomme candela. Celle-ci "vaut 1/683 W/sr quand on regarde un rayonnement monochromatique de fréquence 5,4.1014 Hertz (jaune-vert),frappant l'oeil dans un alignement direct” (c'est à dire dans un très faible angle solide)

Mais si la source émet dans une autre couleur (autre fréquence),la mesure devra être corrigée par un coefficient atténuateur variable, qui apportera le correctif exigé par la perception oculaire moindre de l’intensité (car l’oeil perçoit très bien l’intensité d'une belle candela dans la couleur jaune-vert de sa définition, mais il ne perçoit très vite plus qu'unemoyenne candela dans les bleus ou oranges et il ne perçoit enfin qu'une très faible partie de candela dans les extrêmes violets ou extrêmes rouges)

Le coefficient atténuateur en question (F'y) est dit facteur de visibilité ou sensibilité spectrale relative de l'œil ou coefficient spectral de luminance. Voir chapitre efficacité lumineuse

 

2.on peut citer aussi l'étalon de résistance électrique 

il est nommé “Constante de Von Klintzing” (RvK) et c'est le quantum d’effet Hall, défini comme RvK = h / e² (où h est la constante de Planck et e la charge élémentaire). Sa valeur est RvK = 2,58128 Ohms

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