隨(suí)著科學技術的進步,人類應用量子躍(yuè)遷這一物理效應,將某種(zhǒng)物質的原子在特定能級之間躍遷時輻射的電磁波(bō)頻率作為標準頻率,並用頻率導出時間(jiān),由此製成“原(yuán)子鍾(zhōng)”。
原子(zǐ)鍾是目前世界上最準的(de)鍾(zhōng)。它的準確度主要取(qǔ)決於微粒子的內部構造和運動,因其構(gòu)造和運動的頻率均極為(wéi)穩定,所以(yǐ)具有相當高的準確度。中國計(jì)量科學研究院的原子時計量基準達到了15萬年誤差1秒,陝西(xī)天文台的(de)原子鍾可以達到(dào)30萬年誤差(chà)1秒,和國際上相比均躋身於世界先進行列。因此人們(men)采用原子時做為時間的標準(zhǔn)是理所當然的。
原子鍾以其極為優異的穩定性和(hé)超群(qún)的準確度獨占鼇頭,登上了時間頻率最高標準的寶座。其主要原理是利用量子能級躍遷構成的。我(wǒ)們常在電(diàn)視上聽到:“石英(yīng)技術,譽滿全球,領導世界鍾表新潮流”。正是石英晶(jīng)體振(zhèn)蕩器助了原子鍾一臂之力。它每秒振蕩500萬次,然後利用分(fèn)頻電路得到每秒一次(cì)的秒信號。再利用60進位的邏輯電路(lù)得到時、分、秒信號,這個部(bù)件稱為石英鍾。
在銫原子鍾裏,石英振蕩器的(de)頻率要不斷與銫原子的躍遷頻率比較,隨時進行(háng)修正。因為(wéi)兩者的頻率相差2000倍,不易直接比(bǐ)較,這就要(yào)用專門的信頻、綜合電路將晶(jīng)體振蕩器的(de)頻率提升一個固定的倍數。這個倍數恰好等於二者的頻(pín)率比值,由計算獲得,再由電路實現。通過(guò)頻率與銫原子躍遷頻率不斷比較,發現差異並(bìng)產(chǎn)生控製信號,自動地去修正石英晶體振蕩器的頻率,通過電路係統將它“鎖定”在銫(sè)原(yuán)子躍遷頻率上。晶體振蕩器不再是“自由”的了,而是隨時受到原(yuán)子係統的監(jiān)製,從而得到高穩定度的原子(zǐ)鍾。
原子時和世界時又如何“吻合”呢(ne)?國際上采用了(le)協調世界時的時標,它的秒長符合新的秒定義,但(dàn)要通(tōng)過閏秒使其時刻和世界時(shí)刻接近。到一定的時候(hòu),通過增加一秒或減少一秒的辦法使其協調,俗稱“閏秒”。加減的時間由國際計量局統一在全世界(jiè)進行,這樣就(jiù)把世界時和(hé)原子(zǐ)時通過衛星和(hé)無線(xiàn)電波發播統一起來(lái),稱為協調世界時。
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