基本的物理学单位包括对时间，长度和质量的度量。我们在前面已经介绍了钟表和天枰，今天我们来介绍精确度量长度的仪器。

有刻度尺子的历史可以追溯到公元前1500年的古印度。虽然经过上千年，人们做的尺子刻度，可以越来越细，但是到了一定程度就不可能准确了，比如说光靠尺子的刻度是无法度量0.1毫米的长度的。为了把长度的度量做的更精确，需要另辟蹊径想办法，而不是进一步把刻度做细致。

1631年，法国数学家威乐尔（Vernier）发明了游标卡尺，其原理就不介绍了因为中学物理教材中都有。今天Vernier成为了游标卡尺的代名词。威乐尔之所以能发明这种精确到0.1毫米的测距工具，靠得是他的数学知识。

图 5.1.1 游标卡尺

威乐尔设计的游标卡尺的原理不仅可以用于测量长度上，而且能够测量角度，从理论上讲它能够测量0.1度的角度，在此之前的量角器只能测到一度。不过，威乐尔虽然设计出通过游标测量角度的仪器，但是当时的加工技术做不出来，直到十八世纪才做出这种精确的量角器。

如果想测量0.01毫米的长度，游标卡尺就做不到了。在17世纪是，英国的数学家和天文学家Gascoigne试图改进威乐尔的游标卡尺，以便准确测量星星的角度。有一天，他用天文望远镜是，发现望远镜正好聚焦到一个蜘蛛网上，他转动了一下调整镜头焦距的螺旋，发现转动了比较大的距离后，镜头的位置会有细小的变得，聚焦会有微小的变化。他通过这种方法能够测量星星的距离。

1776年，伟大的发明家瓦特从Gascoigne的发明中获得灵感，他制作了一种测量工具，利用螺旋的原理，每转一圈，螺杆前进一个很小的距离，然后他在螺杆的手柄上刻上刻度。这样就能测量非常细小的距离了。瓦特因此发明了螺旋测微计，可以将长度测量的精度准确到大约0.01毫米（当时英国使用的是英制，因此这个精度是换算回来的）。

图 5.1.1 螺旋测微计