指南科学长度单位：Ångström、纳米、微米等
科学长度单位：Ångström、纳米、微米等
浏览化学、物理和材料科学中使用的埃姆、纳米、微米、皮米和相关科学长度单位。
为什么科学需要微小的长度单位
原子、分子、光的波长和晶格都远小于毫米。重复说 0.000 000 000 2 m 是不可读的。前缀 SI 单位和一些传统的科学单位使数字接近人类规模。
微米 (μm) 涵盖了电池和许多制造公差。纳米 (nm) 涵盖可见光波长和纳米颗粒尺寸。 ångström (Å) 等于 0.1 nm 或 10⁻10 m，在晶体学和化学中的键长中仍然很常见。
皮米和飞米出现在核和精密原子环境中。在它们之间进行选择是为了可读性和社区惯例，而不是不同的物理原理。
化学和晶体学中的 ångström
典型的共价键长度约为一到两埃。 X 射线晶体学论文通常以埃斯特伦为单位报告晶格参数。转换为纳米即偏移 ×0.1：1.54 Å = 0.154 nm。转换为皮米乘以 100：1.54 Å = 154 pm — 有时在量子化学输出中更受欢迎。
SI 纯粹主义者更喜欢纳米或皮米，许多期刊都接受其中之一。协作时，就表格的单位达成一致，并在补充数据中保持一致的转换。审阅者注意到图 1 使用 nm 而表 2 使用 Å 时没有转换说明。
由于在日常使用中 1 Å = 10⁻10 m，因此换算后是 10 的干净幂，非常适合十进制算术，而且与常规单位因子相比，更不容易出现奇异的浮点戏剧。仍然标记每一列；干净的数学并不能成为模棱两可的标题的借口。
光学和纳米技术中的纳米
可见光的波长大约为 400–700 nm。将激光指定为 532 nm 比 5.32 × 10⁻⁷ m 更清晰。薄膜涂层和衍射问题自然存在于纳米级。只看过科学计数法的学生在转换为纳米时经常会错误地计算零——并排练习这两种形式。
半导体工艺节点历史上使用纳米品牌；谨慎解释营销节点与物理门长度。尽管如此，纳米仍然是小型电子特征的语言家园。关于纳米颗粒的材料论文同样默认直径为 nm，表面积为 m²/g，不要混合这些数量类型。
通过乘以 10⁻⁹ 将 nm → m 转换。通过除以 1 000 将 nm → µm 转换。在实验室笔记本中明确保留 10 的幂。每次转换后进行单行尺寸检查，可以在大多数转录错误进入纸质草稿之前发现它们。
生物学和机械加工中的微米
细菌大小、人体细胞直径和微加工通道通常以微米为单位。 7-8 µm 大小的红细胞是一个经典的教学示例。植物细胞和许多原生动物的厚度可达数十或数百微米，这就是生物学讲座在句子中间跳跃前缀的原因。
精密加工和计量可能会以微米（或商店行话中的微米）为单位指定公差。确认绘图的微米是否意味着微米——在现代实践中几乎总是肯定的。当图纸将微米公差与英寸公差混合在一起时，请在向客户报价之前将一个系统转换为权威系统。
光学显微镜分辨率的讨论模糊了微米和纳米尺度，具体取决于技术。将单位与仪器有意义的精度相匹配。将仪器的 12.345 µm 报告为 0.2 µm，在从毫米转换后会产生错误的置信度。
Planck长度和其他极端单位
Planck 长度（~1.6 × 10⁻3⁵ m）是基本常数的理论尺度，而不是实验室量尺。转换器可能会将其包含在教育目的中；它不适用于加工零件。将任何测量到 Planck 长度的实际主张视为对单位作用的误解。
玻尔半径和相关原子单位出现在量子化学中。与 SI 友好表中的实验键长进行比较时，转换为米或皮米。如果您需要精确的再现性，请记录您的软件包假定的 CODATA 或软件默认玻尔半径。
极端单位教导尺度堆叠：从Planck长度到可观测宇宙跨越了几十个数量级。前缀米和科学计数法是桥梁。实验室墙上的一页刻度梯（nm、μm、mm、m）比另一张前缀琐事幻灯片可以防止更多错误。
科学转换的最佳实践
说明单位的不确定性。将 1.540 0 Å 转换为纳米应保留有效数字：如果精度是真实的，则为 0.154 00 nm。
避免在没有标签的情况下将埃姆和纳米混合在同一列中。无声的单位变化是绘图错误的常见来源。
使用可信转换器或 10 的精确幂作为 SI 前缀。保留对习惯单位和特殊天文长度的仔细因子查找。
相关换算器
常见问题
埃姆有多少纳米？
1 ngström 等于 0.1 纳米（100 皮米）。将 ångströms 乘以 0.1 即可得到纳米。
微米和微米一样吗
在常见的科学和工程用法中，是的：微米是微米 (10⁻⁶ m) 的非正式语言。在正式写作中更喜欢使用微米。
我应该在论文中使用埃姆还是纳米？
遵循期刊和您所在领域的规范。晶体学通常仍然使用埃格斯特伦（ångströms）；纳米科学的大部分内容更喜欢纳米。手稿的一致性最为重要。