Recommandation 3 du 81^e CIPM (1992)

Révision de la mise en pratique de la définition du mètre

Le Comité international des poids et mesures,

rappelant

• que la 17^e Conférence générale des poids et mesures (CGPM), en 1983, a adopté une nouvelle définition du mètre,
• que la même CGPM a invité le Comité international des poids et mesures (CIPM)
  • à établir des instructions pour la mise en pratique de cette définition,
  • à choisir des radiations qui puissent être recommandées comme étalons de longueur d'onde pour les mesures de longueur par interférométrie et à donner les instructions nécessaires pour leur utilisation,
  • à poursuivre les études nécessaires pour améliorer ces étalons et à étendre ou réviser ces instructions en temps utile, si besoin est,
• que le CIPM, en conséquence, a publié en 1983 une liste des radiations recommandées pour la mise en pratique de la définition du mètre,

considérant

• que les sciences et les techniques continuent à exiger une exactitude croissante des réalisations du mètre,
• que, depuis 1983, les travaux effectués dans les laboratoires nationaux, au BIPM et ailleurs, ont amélioré de façon substantielle la reproductibilité des radiations qui peuvent être utilisées pour la mise en pratique de la définition du mètre,
• que ces travaux ont aussi permis de réduire notablement l'incertitude associée à la valeur de la fréquence et de la longueur d'onde de certaines de ces radiations,

décide que la liste des radiations recommandées par le CIPM en 1983 (Recommandation 1 (CI-1983) soit remplacée par la liste des radiations recommandées donnée ci-après.

Cette liste remplace celle qui avait été publiée dans BIPM Proc.-Verb. Com. Int. Poids et Mesures, 1983,51, 25-28 et dans Metrologia, 1984, 19, 165-166.

Dans cette liste, les valeurs de la fréquence f et de la longueur d'onde λ (d'une même radiation) devraient être liées exactement par la relation λ f = c, avec c = 299 792 458 m/s, mais les valeurs de λ sont arrondies rounded.

Les résultats de mesures qui ont été utilisés pour la compilation de cette liste, et leur analyse, sont donnés dans l'annexe : Données utilisées pour établir la liste des radiations recommandées, 1992, et Bibliographie commentée*.

Il faut noter que, pour plusieurs de ces radiations recommandées, nous ne disposons que de peu de valeurs indépendantes ; il en résulte que les incertitudes estimées peuvent ne pas refléter toutes les sources de variations possibles.

Chacune de ces radiations peut être remplacée, sans perte d'exactitude, par une radiation correspondant à une autre composante de la même transition, ou par une autre radiation, lorsque la différence de fréquence correspondante est connue avec une exactitude suffisante. Pour obtenir les incertitudes données dans cette liste, il n'est pas suffisant de remplir les conditions requises pour les paramètres mentionnés; il faut en outre respecter les conditions expérimentales considérées comme les plus appropriées, suivant la méthode d'asservissement, qui sont décrites dans de nombreuses publications scientifiques ou techniques. Des exemples de conditions expérimentales considérées comme convenables sont décrits, pour telle ou telle radiation, dans des publications dont les références peuvent être obtenues auprès des laboratoires membres du CCDM ou auprès du BIPM.

1. Radiations de lasers asservis

1.1. Molécule absorbante CH₄, transition V3, P (7), composante F₂⁽²⁾.

1.1.1. Les valeurs
f = 88 376 181 600,18 kHz
λ = 3 392 231 397,327 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 3 × 10^–12, s'appliquent à la radiation émise par un laser à He-Ne asservi à l'aide de la composante centrale du triplet de structure hyperfine résolu [transition (7-6)], en utilisant la moyenne de la structure due à l'effet de recul, pour des molécules réellement stationnaires, dont les valeurs sont corrigées pour tenir compte du déplacement Doppler du second ordre.

1.1.2. Les valeurs
f = 88 376 181 600,5 kHz
λ = 3 392 231 397,31 m
avec une incertitude-type relative estimée de 2,3 × 10^–11, s'appliquent à la radiation émise par un laser à He-Ne asservi sur le centre de la structure hyperfine non résolue d'une cuve à méthane à la température ambiante, située à l'intérieur ou à l'extérieur du laser, lorsque les conditions suivantes sont respectées :

• pression du méthane ≤ 3 Pa,
• puissance surfacique moyenne sur l'axe transportée par le faisceau dans un seul sens, à l'intérieur de la cavité⁺ ≤ 10⁴ W m^-2,
• rayon de courbure des surfaces d'onde ≥ 1 m,
• différence (relative) de puissance entre les deux ondes qui se propagent en sens inverse l'une de l'autre ≤ 5 %,
• récepteur placé à la sortie du côté du tube laser.

* L'annexe citée ci-dessus est publiée dans le rapport de la 8sup>e session du CCDM (1992).

1.2. Atome absorbant ⁴⁰Ca, transition ³P₁ - ¹S₀; Δm_J = O.

Les valeurs
f = 455 986 240,5 MHz
λ = 657 459 439,3 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 4,5 × 10^–10, s'appliquent à la radiation émise par un laser asservi à l'aide d'un jet atomique thermique.

1.3. Molécule absorbante ¹²⁷I₂, transition 8-5, P(10), composante a₉ (or g).

Les valeurs
f = 468 218 332,4 MHz
λ = 640 283 468,7 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 4,5 × 10^–10, s'appliquent à la radiation émise par un laser asservi à l'aide d'une cuve à iode, située à l'intérieur du laser, ayant un point froid à la température de (16 ± 1) °C, avec une amplitude de modulation de fréquence, de crête à creux, de (6 ± 1) MHz.

1.4. Molécule absorbante ¹²⁷I₂, transition 11-5, R(127), composante a_l3 (or i).

Les valeurs
f= 473 612 214 705 kHz
λ = 632 991 398,22 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 2,5 × 10^–11, s'appliquent à la radiation émise par un laser à He-Ne asservi à l'aide d'une cuve à iode, située à l'intérieur du laser, lorsque les conditions suivantes sont respectées :

• température des parois de la cuve : (25 ± 5) °C
• point froid à la température de : (15 ± 0,2) °C
• modulation de fréquence, de crête à creux : (6 ± 0,3) MHz
• puissance transportée par le faisceau dans un seul sens, à l'intérieur de la cavité ⁺: (10 ± 5) mWpour une valeur absolue du coefficient de décalage en fonction de la puissance ≤ 1,4 kHzlmW.

Ces conditions ne suffisent pas par elles-mêmes à garantir l'obtention de l'incertitude-type indiquée. Il faut en outre que les parties optique et électronique du système d'asservissement fonctionnent avec les performances appropriées. La cuve à iode peut aussi être utilisée dans des conditions moins rigoureuses, ce qui conduit à l'incertitude plus grande donnée dans l'annexe M2 du rapport du CCDM (1992).

1.5. Molécule absorbante ¹²⁷I₂, transition 9-2, R(47), composante a₇ (or o).

Les valeurs
f = 489 880 354,9 MHz
λ = 611 970 770,0 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 3 × 10^–10, s'appliquent à la radiation émise par un laser à He-Ne asservi à l'aide d'une cuve à iode, située à l'intérieur ou à l'extérieur du laser, ayant un point froid à la température de (- 5 ± 2) °C.

1.6. Molécule absorbante ¹²⁷I₂, transition 17-1, P(62), composante a_l.

Les valeurs
f = 520 206 808,4 MHz
λ = 576 294 760,4 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 4 × 10^–10, s'appliquent à la radiation émise par un laser à colorant (ou par un laser à He-Ne associé à un doubleur de fréquence) asservi à l'aide d'une cuve à iode, située à l'intérieur ou à l'extérieur du laser, ayant un point froid à la température de (6 ± 2) °C.

1.7. Molécule absorbante ¹²⁷I₂, transition 26-0, R(12), composante a₉

Les valeurs
f = 551579482,96 MHz
λ = 543516333,1 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 2,5 × 10^–10, s'appliquent à la radiation émise par un laser à He-Ne asservi à l'aide d'une cuve à iode, située à l'extérieur du laser, ayant un point froid à la température de (0 ± 2) °c.

1.8. Molécule absorbante ¹²⁷I₂, transition 43-0, P(13), composante a₃ (or s).

Les valeurs
f = 582 490 603,37 MHz
λ = 514 673 466,4 fm
avec une incertitude-type relative estimée de 2,5 × 10^–10, s'appliquent à la radiation émise par un laser à Ar⁺ asservi à l'aide d'une cuve à iode, située à l'extérieur du laser, ayant un point froid à la température de (- 5 ± 2) °C.

Note
⁺ La puissance transportée par le faisceau, dans un seul sens, à l'intérieur de la cavité, est obtenue en divisant la puissance de sortie par le facteur de transmission du miroir de sortie.

2. Radiations de lampes spectrales

2.1. Radiation correspondant à la transition entre les niveaux 2p_lO et 5d₅ de l'atome de ⁸⁶Kr.

Les valeurs
λ = 605 780 210,3 fm
avec une incertitude globale relative estimée de ± 4 × 10^–9 [égale à trois fois l'écart-type estimé à 1,3 × 10^–9en valeur relative], s'applique à la radiation émise par une lampe utilisée dans les conditions recommandées par le CIPM (BlPM Proc.-Verb. Corn. Int. Poids et Mesures, 1960, 28, 71-72 et BlPM Comptes Rendus lle Conf. Gén. Poids et Mesures, 1960, 85)].

2.2. Les radiations des atomes de ⁸⁶Kr, ¹⁹⁸Hg et ¹¹⁴Cd recommendées par le CIPM en 1963 (BIPM Corn. Cons. Déf. Mètre, 1962, 3, 18-19 et BIPM Proc. Verb. Com. Int. Poids et Mesures, 1963, 52, 26-27), avec les valeurs indiquées pour leur longueur d'onde et pour l'incertitude correspondante.

DOI : 10.59161/CIPM1992REC3F