原子钟 原子钟 原子钟-定义,原子钟-历史

原子钟,它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的;他们从来没有想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。利用原子的一定共振频率而制造的精确度非常高的计时仪器。是世界上已知最准确的时间测量和频率标准,也是国际时间和频率转换的基准,用来控制电视广播和全球定位系统。现在用在原子钟里的元素有氢、铯、铷等,最好的铯原子钟精度可以达到每500万年相差1秒。现在的世界标准时间,即是由原子钟报时的协调世界时。2010年2月,由美国国家标准局研制的铝离子光钟已达到37亿年误差不超过1秒的惊人水平,成为世界上最准的原子钟。

原子钟_原子钟 -定义


原子钟

原子钟以原子共振频率标准来计算及保持时间的准确,是世界上已知最准确的时间测量和频率标准,也是国际时间和频率转换的基准,用来控制电视广播和全球定位系统卫星的讯号。

原子钟里的元素有氢、铯(sè)、铷(rú)等。最好的铯原子钟精度可以达到每500万年相差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。

原子钟_原子钟 -历史


原子钟

直到20世纪20年代,最精确的时钟还是依赖于钟摆的有规则摆动。取代它们的更为精确的时钟是基于石英晶体有规则振动而制造的,这种时钟的误差每天不大于千分之一秒。即使如此精确,但它仍不能满足科学家们研究爱因斯坦引力论的需要。根据爱因斯坦的理论,在引力场内,空间和时间都会弯曲。因此,在珠穆朗玛峰顶部的一个时钟,比海平面处完全相同的一个时钟平均每天快三千万分之一秒。所以精确测定时间的唯一办法只能是通过原子本身的微小振动来控制计时钟。

1945年,哥伦比亚大学物理教授IsidorRabi建议采用他在二十世纪三十年代开发的原子束磁共振法制造时钟。

1949年,国家标准局(NBS,现称美国国家标准技术协会,简称NIST)宣告开发了全球第一台将氨分子用做振荡源的原子钟;1952年,该机构宣告开发了第一台将铯原子用做振荡源的原子钟,即NBS-1。

1955年,英国国家物理实验室制造出了第一台可用做振荡源的铯束原子钟。在其后的十年中,越来越多的先进时钟相继问世。

1967年,第13届度量衡大会在铯原子振荡技术的基础上制定了SI秒,从此,全球的计时系统不再以天文学技术为基础。NBS-4于1968年完工,它是世界上最稳定的铯原子钟,到二十世纪九十年代为止,它一直是NIST时间系统的重要组成部分。

原子钟 原子钟 原子钟-定义,原子钟-历史

1999年,NIST-F1开始投入使用,其误差为1.7×10,即精度约为2000万年偏差1秒,是有史以来最精确的时钟。但它并不能直接显示钟点,它的任务是提供“秒”这个时间单位的准确计量。这一计时装置安放在美国科罗拉多州博尔德的国家标准和技术研究所(NIST)物理实验室的时间和频率部内。

原子钟_原子钟 -类型

铯原子钟


氢原子钟

它利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准,去控制校准电子振荡器,进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高,最好的铯原子钟达到500万年才相差1秒。国际上,普遍采用铯原子钟的跃迁频率作为时间频率的标准,广泛使用在天文、大地测量和国防建设等各个领域中。

氢原子钟

氢原子钟一种精密的计时器具。氢原子钟是在现代的许多科学实验室和生产部门广泛使用一种精密的时钟,它是利用原子能级跳跃时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟,但它用的是氢原子。这种钟的稳定程度相当高,每天变化只有十亿分之一秒。氢原子钟亦是常用的时间频率标准,被广泛用于射电天文观测、高精度时间计量、火箭和导弹的发射、核潜艇导航等方面。氢原子钟首先在1960年为美国科学家拉姆齐研制成功。氢原子钟是种高精度的时间和频率标准,在国防、空间技术和现代科学试验中有着重要的应用。

铷原子钟

是所有原子钟中最简便、最紧凑的一种。这种时钟使用一玻璃室的铷气,当周围的微波频率刚好合适时,就会按光学铷频率改变其光吸收率。

三种原子钟

  

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