原子钟为什么这么准确？原子钟机械钟石英钟哪个比较准？

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本文目录

1. 原子钟是什么精确的时间或对时有什用
2. 原子钟更精确还是摆钟更精确
3. 原子钟机械钟石英钟哪个比较准
4. 为什么要用铯原子作原子钟而不是其它原子
5. 为什么原子钟重要

原子钟是什么精确的时间或对时有什用

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。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。30年代，拉比和他的学生们在哥伦比亚大学的实验室里研究原子和原子核的基本特性。也就是在这里，他们在依靠这种原子计时器来制造时钟方面迈出了有价值的之一步。在其研究过程中，拉比发明了一种被称为磁共振的技术。依靠这项技术，他便能够测量出原子的自然共振频率。为此他还获得了1944年诺贝尔奖。同年，他还首先提出“要讨论讨论这样一个想法”（他的学生这样说道），也就是这些共振频率的准确性如此之高，完全可以用来 *** 高精度的时钟。他还特别提出要利用所谓原子的“超精细跃迁”的频率。这种超精细跃迁指的是随原子核和电子之间不同的磁作用变化而引起的两种具有细微能量差别的状态之间的跃迁。在这种时钟里，一束处于某一特定“超精细状态”的原子束穿过一个振荡电磁场。当原子的超精细跃迁频率越接近磁场的振荡频率，原子从磁场中吸收的能量就越多，从而产生从原始超精细状态到令一状态的跃迁。通过一个反馈回路，人们能够调整振荡场的频率直到所有的原子完成了跃迁。原子钟就是利用振荡场的频率即保持与原子的共振频率完全相同的频率作为产生时间脉冲的节拍器。人们日常生活需要知道准确的时间，生产、科研上更是如此。人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，它是20世纪50年代出现的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。现在用在原子钟里的元素有氢(Hactare)、铯(Seterium))、铷(Russium)等。原子钟的精度可以达到每100万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。

原子钟更精确还是摆钟更精确

原子钟与摆钟的计时原理不同，导致两者间的计时精度差距巨大。摆钟是利用单摆运动的等时性来计时，容易受很多因素的影响（摆放位置、温度、气压、摆幅等）而导致计时周期发生变化，精密摆钟的误差大约是一年误差1秒左右；而原子钟是利用微观世界的原子能级跃迁频率来计时，在一定条件下，该跃迁频率受外界的影响极小，因此可用于高精度计时。我国研制的某些原子钟（如计量院的铯原子喷泉钟）计时误差大约是1千5百万年误差1秒。

所以，原子钟精度远高于摆钟

原子钟机械钟石英钟哪个比较准

原子钟是目前人类已知的最准确的时钟。原子钟的运作原理是利用原子核的电子跃迁，这个跃迁是非常稳定和准确的，因此可以用来作为计时器。在现代科技中，原子钟已经成为最基础的时间标准，被广泛应用于天文学、导航、通讯、科学实验等领域。

相比之下，机械钟和石英钟的精度都低于原子钟。机械钟的精度取决于它内部的机械结构和运动，而石英钟的精度则来自于石英晶体的震荡频率。虽然机械钟和石英钟的精度都已经非常高，但它们的计时准确度还是比不上原子钟的。

为什么要用铯原子作原子钟而不是其它原子

用铯原子作原子钟而不是其它原子是经过科学家不断探索实验得到的。人类在发展过程中对计时的要求不断提高，大体上经历了如下几个阶段：

1、根据地球的自转和公转认识到了年和日的概念。如寒暑交替、草木发芽、北雁南归、日出日落。人们再把一天分为24个时段就有了小时，把一个小时分成60个时段就有了分钟，把一分钟成60个时段就有了秒。

2、根据某些物体的振动周期。提高了计时的精度。如挂钟、座钟、手表及石英钟、电子手表等。单摆、摆轮，有了电子科技后采用了石英晶体更是将计时的精度和准确度大为提高。

3、随着科技的发展需求对计时的精度的要求越来越高，科学家在不断的寻找更加稳定的计时材料，经过不断的实验发现某些原子的电子的运转周期非常稳定，特别适合作为计时的标准，这就是原子钟的由来。在一开始的时候（记得是上世纪80年代初）并不是用铯来做原子钟而是用的氢H，这种钟的稳定程度相当高，每天变化只有十亿分之一秒。当将实验材料换为铯Cs时，精度又有了很大提高，所以，当今计时最准确的钟表就是铯原子钟，它的精度达到了达到2000万年才误差1秒。

为什么原子钟重要

原子钟可以极其精准的度量时间，在航空通信方面有广泛的应用，例如日常给我们提供GPS信号的卫星上就搭载了原子钟。

利用原子钟的道理其实很简单：光速*时间差=距离，原子钟就是计量时间差的工具。具体来说，卫星发送光电信号到地球，地球接收后再反射给卫星，这样一来一回，就产生了时间差，通过测量信号发出和接收的时间差，我们就可以计算出卫星与地球的距离。

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