原子鐘是誰發明的,原子鐘是如何發明的?

2023-01-11 10:35:50 字數 4954 閱讀 5085

1樓:匿名使用者

2023年,哥倫比亞大學物理教授isidor rabi建議採用他在二十世紀三十年代開發的原子束磁共振法制造時鐘。2023年,國家標準局(nbs,現稱美國國家標準技術協會,簡稱nist)宣告開發了全球第一臺將氨分子用做振盪源的原子鐘;2023年,該機構宣告開發了第一臺將銫原子用做振盪源的原子鐘,即nbs-1。2023年,英國國家物理實驗室製造出了第一臺可用做振盪源的銫束原子鐘。

在其後的十年中,越來越多的先進時鐘相繼問世。2023年,第13屆度量衡大會在銫原子振盪技術的基礎上制定了si秒,從此,全球的計時系統不再以天文學技術為基礎!nbs-4於2023年完工,它是世界上最穩定的銫原子鐘,到二十世紀九十年代為止,它一直是nist時間系統的重要組成部分。

2023年,nist-f1開始投入使用,其誤差為1.7 x 10-15,也就是說,其精度約為2000萬年偏差1秒,是有史以來最精確的時鐘。

2樓:匿名使用者

一種精密的計時器具。日常生活中使用的時間準到1分鐘也就夠了。但在近代的社會生產、科學研究和國防建設等部門,對時間的要求就高得多。

它們要求時間要準到千分之一秒,甚至百萬分之一秒。為了適應這些高精度的要求,人們製造出了一系列精密的計時器具,銫鐘就是其中的一種。銫鐘又叫」銫原子鐘』。

它利用銫原子內部的電子在兩個能級間跳躍時輻射出來的電磁波作為標準,去控制校準電子振盪器,進而控制鐘的走動。這種鐘的穩定程度很高,目前,最好的銫原子鐘達到500萬年才相差 1 秒。現在國際上, 普遍採用銫原子鐘的躍遷頻率作為時間頻率的標準,廣泛使用在天文、大地測量和國防建設等各個領域中。

工作原理

每一個原子都有自己的特徵振動頻率。人們最熟悉的振動頻率現象就是當食鹽被噴灑到火焰上時食鹽中的元素鈉所發出的桔紅色的光。一個原子具有多種振動頻率,一些位於無線電波波段,一些位於可見光波段,而另一些則處在兩者之間。

銫133則被普遍地選用作原子鐘。

將銫原子共振子置於原子鐘內,需要測量其中一種的躍遷頻率。通常是採用鎖定晶體振盪器到銫原子的主要微波諧振來實現。這一訊號處於無線電的微波頻譜範圍內,並恰巧與廣播衛星的發射頻率相似,因此工程師們對製造這一頻譜的儀器十分在行。

為了製造原子鐘,銫原子會被加熱至汽化,並通過一個真空管。在這一過程中,首先銫原子氣要通過一個用來選擇合適的能量狀態原子的磁場,然後通過一個強烈的微波場。微波能量的頻率在一個很窄的頻率範圍內**,以使得在每一個迴圈中一些頻率點可以達到9,192,631,770hz。

精確的晶體振盪器所產生的微波的頻率範圍已經接近於這一精確頻率。當一個銫原子接收到正確頻率的微波能量時,能量狀態將會發生相應改變。

在更遠的真空管的盡頭,另一個磁場將那些由於微波場在正確的頻率上而已經改變能量狀態的銫原子分離出來。在真空管盡頭的探測器將打擊在其上的銫原子呈比例的顯示出,並在處在正確頻率的微波場處呈現峰值。這一峰值被用來對產生的晶體振盪器作微小的修正,並使得微波場正好處在正確的頻率。

這一鎖定的頻率被9,192,631,770除,得到常見的現實世界需要的每秒一個脈衝。

工作過程

銫原子鐘又被人們形象的稱作「噴泉鍾」,因為銫原子鐘的工作過程是銫原子象噴泉一樣的「升降」。這一運動使得頻率的計算更加精確。圖1詳細的描繪了銫原子鐘工作的整個過程。

這個過程可以分割為四個階段:

第一階段:

由銫原子組成的氣體,被引入到時鐘的真空室中,用6束相互垂直的紅外線鐳射(黃線)照射銫原子氣,使之相互靠近而呈球狀,同時鐳射減慢了原子的運動速度並將其冷卻到接近絕對零度。

第二階段:

兩束垂直的鐳射輕輕地將這個銫原子氣球向上舉起,形成「噴泉」式的運動,然後關閉所有的鐳射器。這個很小的推力將使銫原子氣球向上舉起約1m高,穿過一個充滿微波的微波腔,這時銫原子從微波中吸收了足夠能量。

第三階段:

在地心引力的作用下,銫原子氣球開始向下落,再次穿過微波腔,並將所吸收的能量全部釋放出來。

第四階段:

在微波腔的出口處,另一束鐳射射向銫原子氣,探測器將對輻射出的熒光的強度進行測量。

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3樓:匿名使用者

isidor rabi

原子鐘是如何發明的?

什麼是原子鐘

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美國的海軍研究辦公室(onr)推出了新一代超精確銣原子鐘,大小和重量不超過一個火柴盒,且只需要一瓦電力。它的精確度是一萬年才有一秒鐘誤差。

原子鐘是一種精密的計時儀器。常用銫原子的能級躍遷振動頻率來製造。目前這種原子鐘每天可準確到1×10-13秒或 30萬年差一秒。

普通鐘錶在測定時間時須依靠固定的振動頻率,機械錶的擺輪頻率每秒5次或6次,音叉鐘的頻率每秒幾百至幾千次。石英鐘錶(石英振盪式)的振動頻率是由微小的石英片的振動產生的,其固定振動頻率每秒32000次。銫原子鐘振動頻率高達9.

19×109次。振動頻率越高,計時越精確,銫原子鐘是目前最精確的計時儀器。

鬧鐘是誰發明的

5樓:點點滴滴的星星

一戰以前,埃裡克·沙舒瓦. 鬧鐘發明者埃裡克·沙舒瓦介紹說,人體睡眠有一定週期,在睡眠程度最淺的時候鬧鈴,人最容易結束睡眠,醒來時心情較好頭腦也較清醒。

2023年,北宋宰相蘇頌主持建造了一臺水運儀象臺,能報時打鐘,它的結構已近似於現代鐘錶的結構,可稱為鐘錶的鼻祖。

6樓:董喜善喜善

歐洲第一臺能報時的鐘是2023年於米蘭製成的。2023年,美國人伊萊·特里獲得一個鐘的專利權。他被視為美國鐘錶業的始祖。

2023年,英國的鐘表匠貝恩發明了電鐘。2023年,美國的物理學家利比博士弄清楚了原子鐘的原理。於兩年後,創造出了世界上第一座原子鐘。

7樓:夢銘飛

埃裡克·沙舒瓦

鬧鐘發明者埃裡克·沙舒瓦介紹說,人體睡眠有一定週期,在睡眠程度最 淺的時候鬧鈴,人最容易結束睡眠,醒來時心情較好頭腦也較清醒。

8樓:《原始人群

明的是埃裡克·沙舒瓦介,大約在1戰前發明

9樓:淪虞

是埃裡克·沙舒瓦發明的。

原子鐘原理是什麼?

10樓:

原子鐘,它最初本是由物理學家創造出來用於探索宇宙本質的;他們從來沒有想過這項技術有朝一日竟能應用於全球的導航系統上。

根據量子物理學的基本原理,原子是按照不同電子排列順序的能量差,也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差,來吸收或釋放電磁能量的。這裡電磁能量是不連續的。當原子從一個「能量態」躍遷至低的「能量態」時,它便會釋放電磁波。

這種電磁波特徵頻率是不連續的,這也就是人們所說的共振頻率。同一種原子的共振頻率是一定的—例如銫133的共振頻率為每秒9192631770周。因此銫原子便用作一種節拍器來保持高度精確的時間。

30年代,拉比和他的學生們在哥倫比亞大學的實驗室裡研究原子和原子核的基本特性。也就是在這裡,他們在依靠這種原子計時器來製造時鐘方面邁出了有價值的第一步。在其研究過程中,拉比發明了一種被稱為磁共振的技術。

依靠這項技術,他便能夠測量出原子的自然共振頻率。為此他還獲得了2023年諾貝爾獎。同年,他還首先提出「要討論討論這樣一個想法」(他的學生這樣說道),也就是這些共振頻率的準確性如此之高,完全可以用來製作高精度的時鐘。

他還特別提出要利用所謂原子的「超精細躍遷」的頻率。這種超精細躍遷指的是隨原子核和電子之間不同的磁作用變化而引起的兩種具有細微能量差別的狀態之間的躍遷。

在這種時鐘裡,一束處於某一特定「超精細狀態」的原子束穿過一個振盪電磁場。當原子的超精細躍遷頻率越接近磁場的振盪頻率,原子從磁場中吸收的能量就越多,從而產生從原始超精細狀態到令一狀態的躍遷。通過一個反饋迴路,人們能夠調整振盪場的頻率直到所有的原子完成了躍遷。

原子鐘就是利用振盪場的頻率即保持與原子的共振頻率完全相同的頻率作為產生時間脈衝的節拍器。

人們日常生活需要知道準確的時間,生產、科研上更是如此。人們平時所用的鐘表,精度高的大約每年會有1分鐘的誤差,這對日常生活是沒有影響的,但在要求很高的生產、科研中就需要更準確的計時工具。目前世界上最準確的計時工具就是原子鐘,它是20世紀50年代出現的。

原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波來計時的。由於這種電磁波非常穩定,再加上利用一系列精密的儀器進行控制,原子鐘的計時就可以非常準確了。現在用在原子鐘裡的元素有氫、銫(sè)、銣(rú)等。

原子鐘的精度可以達到每100萬年才誤差1秒。這為天文、航海、宇宙航行提供了強有力的保障。

11樓:車暄美勾澈

銫原子鐘的工作原理每一個原子都有自己的特徵振動頻率。人們最熟悉的振動頻率現象就是當食鹽被噴灑到火焰上時食鹽中的元素鈉所發出的桔紅色的光。一個原子具有多種振動頻率,一些位於無線電波波段,一些位於可見光波段,而另一些則處在兩者之間。

銫133則被普遍地選用作原子鐘。將銫原子共振子置於原子鐘內,需要測量其中一種的躍遷頻率。通常是採用鎖定晶體振盪器到銫原子的主要微波諧振來實現。

這一訊號處於無線電的微波頻譜範圍內,並恰巧與廣播衛星的發射頻率相似,因此工程師們對製造這一頻譜的儀器十分在行。為了製造原子鐘,銫原子會被加熱至汽化,並通過一個真空管。在這一過程中,首先銫原子氣要通過一個用來選擇合適的能量狀態原子的磁場,然後通過一個強烈的微波場。

微波能量的頻率在一個很窄的頻率範圍內**,以使得在每一個迴圈中一些頻率點可以達到9,192,631,770hz。精確的晶體振盪器所產生的微波的頻率範圍已經接近於這一精確頻率。當一個銫原子接收到正確頻率的微波能量時,能量狀態將會發生相應改變。

在更遠的真空管的盡頭,另一個磁場將那些由於微波場在正確的頻率上而已經改變能量狀態的銫原子分離出來。在真空管盡頭的探測器將打擊在其上的銫原子呈比例的顯示出,並在處在正確頻率的微波場處呈現峰值。這一峰值被用來對產生的晶體振盪器作微小的修正,並使得微波場正好處在正確的頻率。

這一鎖定的頻率被9,192,631,770除,得到常見的現實世界需要的每秒一個脈衝。

時鐘是哪個國家發明的

12樓:匿名使用者

世界上最先發明機械鐘的正是中國人自己,是東漢的張衡。

2023年惠更斯造成首座機械擺鐘.

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