原子钟为什么精确
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/27 19:36:15
原子钟为什么精确
原子钟为什么精确
原子钟为什么精确
最准确的原子钟在美诞生
美国国家标准与技术局的科研小组日前宣布,他们成功地研制出一种新型光原子钟,其计算误差1亿年时间为1秒.这是迄今为止世界上最准确的时钟.
新型原子钟是一种光原子钟,其工作原理与微波原子钟所采用的基本原理相似,但不同的是新型原子钟利用的是可见光.由于光的频率比微波的高,所以能提供精度更高、更准确的计时.
科研小组负责人迪当斯博士说,目前最准确的原子钟是以铯原子的固有振动频率来调节的铯原子钟,它可以精确到计算1500万年时间误差仅为1秒,而光原子钟的准确度可能是目前铯原子钟的100至1000倍.科学家认为,新型光原子钟能使人们更精细地理解物质世界的时间,对基本物理常数作更精确地计量.由于准确计时对于高速数据传输、同步电视发送、银行转账结算、发送电子邮件、卫星轨道的精确控制、深太空导航以及航天器的对接等极为重要,新型光原子钟的应用将对上述领域产生重大影响.
在人类开发钟表技术的历程中,20世纪50年代出现的原子钟使计时达到“天文数字般”的准确.原子钟是根据原子固有振动而制成的,也就是精确测量出特定原子释放的微波频率.1967年,科学家采用铯原子钟技术以微波频率给“秒”作定义,即1秒钟等于“铯133原子两个基态能级的转换所经过的9, 192,631,770个辐射周期”所需要的时间.
据该科研小组发表在《科学》杂志上的论文介绍,他们发明的光原子钟是以一个冷却的汞离子（去掉一个电子的汞原子）的光频为基础设计的,汞离子的光频传到一个激光振荡器上,这个振荡器的作用像传统时钟的钟摆产生“滴答”动作一样.所不同的是,新的光原子钟每秒产生的“滴答”次数是1．064×1024,次数如此之多,研究人员不得不用借助于高速激光与光缆,以便“数”出这些“滴答”次数以达到计时目的.
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根据量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为每...
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根据量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。
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