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　　SI是個(gè)一貫單位制，它應(yīng)用于生活的方方面面，包括國(guó)際貿(mào)易、制造業(yè)、防護(hù)、健康和安全、保護(hù)環(huán)境，是所有基礎(chǔ)科學(xué)的基礎(chǔ)。眾所周知，SI包括基本單位、導(dǎo)出單位、詞頭等。本文介紹SI導(dǎo)出單位和十進(jìn)倍數(shù)與分?jǐn)?shù)詞頭。

 

一

 SI導(dǎo)出單位

　　

導(dǎo)出單位被定義為基本單位的冪的乘積。當(dāng)這個(gè)乘積的數(shù)字因子為1時(shí)，這個(gè)導(dǎo)出單位稱為一貫導(dǎo)出單位。SI的基本單位和一貫導(dǎo)出單位形成一個(gè)連貫的集合，認(rèn)定為一組一貫SI單位。“一貫”一詞這里意味著量的數(shù)值之間方程與量本身之間方程采取完全相同的形式。

 

SI中的一些一貫導(dǎo)出單位被賦予專用名稱。表1列出了22個(gè)具有專用名稱的SI單位。它們與7個(gè)基本單位一起構(gòu)成SI單位集的核心。所有其他SI單位都由這29個(gè)單位中的一部分組合而成。

需要注意的是，7個(gè)基本單元和22個(gè)具有專用名稱的SI單位（見表1）可以直接從7個(gè)規(guī)定常數(shù)構(gòu)造出來。實(shí)際上，7個(gè)規(guī)定常數(shù)的單位包括基本單位和導(dǎo)出單位。

 

國(guó)際計(jì)量大會(huì)（CGPM）采用了一系列的詞頭，用于形成一貫SI單位的十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)。它們便于表達(dá)比一貫單位更大或更小的量值。然而，當(dāng)詞頭與SI單位一起使用時(shí)，作為結(jié)果的單位不再是一貫制，因?yàn)樵~頭引入一個(gè)不同于數(shù)字1的數(shù)字因子。29個(gè)具有專用名稱的SI單位除基本單位千克外，任何一個(gè)均可使用詞頭。 

 

（a）表1中基本單位的符號(hào)規(guī)則，與2013年單位咨詢委員會(huì)（CCU）的第21屆會(huì)議發(fā)行的第八版不同，而是恢復(fù)到了1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)（CGPM）的12號(hào)決議的原有規(guī)則，牛頓寫成kg m s^-2，焦耳寫成kg m^-2s^-2，焦耳秒寫成kg m^-2s^-1。目的是為了反映相應(yīng)量方程的基礎(chǔ)物理關(guān)系，盡管對(duì)于一些更復(fù)雜的導(dǎo)出單位，這可能是無法實(shí)現(xiàn)的。

 

（b）弧度是平面角的一貫單位。一弧度就是與半徑長(zhǎng)度相等的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。它也是相位角的單位。由于周期現(xiàn)象，相位角經(jīng)過2π rad增加一個(gè)周期?；《仍瓉硎且粋€(gè)SI輔助單位，但這個(gè)類別在1995年被廢除。

 

（c）立體弧度是立體角的一貫單位。一個(gè)立體弧度，是與半徑的平方面積相等的球面所對(duì)應(yīng)的球心角。和弧度一樣，立體弧度原來是一個(gè)SI輔助單位。

 

（d）赫茲只能用于周期性現(xiàn)象，而貝克勒爾只適用于放射性核素的隨機(jī)過程。

 

（e）在許多國(guó)家，電位差也被稱為“電壓”。

 

（f）攝氏度是用來表示攝氏溫度的。溫差或溫度區(qū)間的數(shù)值在用攝氏度或開爾文表示時(shí)是相同的。

 

（g）放射性核素有時(shí)被錯(cuò)誤地稱為放射性。

 

（h）請(qǐng)查看國(guó)際計(jì)量委員會(huì)（CIPM）2號(hào)建議關(guān)于希沃特的使用（PV，2002, 70, 205）。

 

7個(gè)基本單位和22個(gè)具有專用名稱和符號(hào)的單位可以組合使用，以表示其他導(dǎo)出量的單位。由于量的數(shù)目是沒有限制的，所以無法提供導(dǎo)出量及其導(dǎo)出單位的全部清單。表2列出了一些導(dǎo)出量的例子，以及用基本單位表示的對(duì)應(yīng)的一貫導(dǎo)出單位。此外，表3列舉了一些一貫導(dǎo)出單位的名稱和符號(hào)，也包括導(dǎo)出單位的符號(hào)。完整的SI單位集包括一貫單位集和采用倍數(shù)及分?jǐn)?shù)組成的SI詞頭。

 

需要強(qiáng)調(diào)的是，每個(gè)物理量只有一個(gè)一貫SI單位，即使這個(gè)單位可以用一些專用名稱和符號(hào)表達(dá)成不同的形式。

 

然而，反之并不亦然，因?yàn)橐话銇碚f，幾個(gè)不同的量可以共用相同的SI單位。例如，對(duì)于熱容量和熵量，其SI單位都是焦耳每開爾文（J/K）。同樣，基本量電流和導(dǎo)出量磁動(dòng)勢(shì)的SI單位是安培（A）。因此，重要的是不要單獨(dú)使用單位來指定數(shù)量。這不僅適用于技術(shù)文本，而且也適用于測(cè)量?jī)x器(即儀器的讀出需要指出單位和測(cè)量的數(shù)值)。

 

在實(shí)踐中，對(duì)于某些量，某些專用單位名稱優(yōu)先使用，使具有相同量綱的不同量之間容易區(qū)分。當(dāng)使用這種自由度時(shí)，人們可能會(huì)回想起定義這個(gè)量的過程。例如：扭矩的量是距離和力矢量乘積，建議單位牛·米（N m），即使它與能量有相同的量綱，而且可以用單位焦耳(J)表示。

 

頻率的SI單位是赫茲，角速度和角頻率的SI單位是弧度每秒，而放射性活度的SI單位是貝可勒爾，意味著每秒計(jì)數(shù)。雖然把這三個(gè)單位都寫成秒的倒數(shù)（s-1）形式是規(guī)范的，但是使用不同的名稱，強(qiáng)調(diào)了相關(guān)量的不同性質(zhì)。尤為重要的是,要仔細(xì)區(qū)分頻率和角頻率，因?yàn)楦鶕?jù)定義，它們的數(shù)值相差2π的因子。忽視這一事實(shí)可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)2π的誤差。注意在某些國(guó)家，頻率值通常用“周期每秒（cycle/s）”或“每秒周數(shù)（cps）”來代替SI單位赫茲（Hz） ，盡管“周期”和“每秒周數(shù)”不是SI中的單位。還要注意，盡管不推薦，但使用弧度每秒（rad/s）這個(gè)術(shù)語表達(dá)量的頻次是常見的。因此，建議被稱為“頻率”、“角頻率”和“角速度”的量總是要給出明確單位Hz或rad/s，而不是s^-1。

 

在電離輻射領(lǐng)域，寧可使用SI單位貝可勒爾也不愿用秒的倒數(shù)（s^-1）。SI單位戈瑞和希沃特分別用于吸收劑量和劑量當(dāng)量，而不用焦耳每千克（J/kg）。專用名稱貝可勒爾、戈瑞和希沃特是明確引入的，因?yàn)樯婕懊氲牡箶?shù)、焦耳每千克這些單位可能引起誤解，假如后面的單位被錯(cuò)誤地識(shí)別成所涉及的不同的量，會(huì)危害人體健康。

 

必須特別注意，在分別表示溫度或溫度差時(shí)，1K的溫差等于1攝氏度（oC）溫差，但對(duì)于一個(gè)絕對(duì)溫度，必須考慮273.15K的溫差。單位攝氏度僅在表示溫度差時(shí)是一致的。

 

 

二

 SI單位的十進(jìn)倍數(shù)與分?jǐn)?shù)

　　

供SI單位使用的十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)的范圍從10²⁴到10^-24。表4給出了這些倍數(shù)和分?jǐn)?shù)詞頭的名稱和符號(hào)。

 

詞頭符號(hào)與單位符號(hào)一樣，用直立字體打印，與周圍文本中的字體無關(guān)，并且在詞頭和單位符號(hào)之間沒有空格。除了十/da (deca)、百/h (hecto)和千/k (kilo)外，所有倍數(shù)詞頭符號(hào)都是大寫字母，所有的分?jǐn)?shù)詞頭符號(hào)都是小寫字母。除了在句子的開頭外，所有詞頭名稱都用小寫字母打印。

用一個(gè)詞頭符號(hào)與一個(gè)單位符號(hào)組合，構(gòu)成一個(gè)新的不可分割的單位符號(hào)(形成有關(guān)的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)單位)，它可以被提高為正或負(fù)的冪，并可與其他單位符號(hào)結(jié)合形成復(fù)合單位符號(hào)。

 

例子：pm（皮米 ）、mmol（毫摩）、GΩ （吉?dú)W姆）、THz （太赫茲）

 

2.3cm³=2.3（cm）³=2.3（10^-2m）³

=2.3×10^-6m³

1cm^-1=1（cm）^-1=1(10^-2m）^-1

=10²m^-1=100m^-1

 

同理，詞頭名稱也不能與它們所連接的單位名稱分離。例如，毫米、微帕斯卡和兆牛頓都是一個(gè)詞。

 

復(fù)合詞頭符號(hào)，即由兩個(gè)或兩個(gè)以上的詞頭符號(hào)并列而成的詞頭符號(hào)，是不允許的。此規(guī)則也適用于兩個(gè)或兩個(gè)以上復(fù)合詞頭名稱。

 

詞頭符號(hào)既不能孤立存在，又不能依附于數(shù)字1這個(gè)單位1的符號(hào)。同理，詞頭名稱不能附加單位1名稱，也就是“1”這個(gè)字。

 

由于歷史原因，千克是唯一名稱和符號(hào)包括詞頭的一貫SI單位。通過將十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)詞頭的名稱與符號(hào)分別附加到單位名稱“克”與單位符號(hào)“g”，形成質(zhì)量單位的名稱和符號(hào)。例如10-6kg寫成毫克（mg），而非微千克（μkg）。