В течение многих столетий самыми точными «часами» была вращающаяся Земля. Всем известно, что для работы часов нужен какой-либо периодический процесс, например движение маятника. Чтобы часы правильно показывали время, период колебаний должен быть, насколько это возможно, постоянным.
В наручных или карманных часах маятник не разместить. Для них в качестве регулятора хода часто используют баланс, небольшое качающееся колесо, скрепленное со спиральной пружиной. Этот баланс колеблется обычно 5 раз в секунду назад и вперед, т.е. частота его колебаний 5 герц. Некоторые современные часы имеют еще более быстрые регуляторы хода, например, небольшие камертоны, частота которых составляет 360 герц. Еще более высокую частоту имеют кварцевые часы с колеблющимся кварцевым кристаллом. В современных наручных часах обычно используют кварцевые пластинки, которые колеблются с частотой 32 768 герц. Регулируемые таким колеблющимся кварцем, часы имеют точность хода, намного опережающую возможности точнейших механических часов. В лаборатории при соблюдении надлежащих условии удалось получить отклонение всего в 1 секунду за 30 лет. Однако со временем кварцевые кристаллы стареют и точность часов теряется.
Еще в первые десятилетия нашего века вращение Земли было самым точным из известных науке периодических процессов и поэтому служило основой для измерения времени. Но с появлением первых кварцевых часов люди с изумлением обнаружили, что земные часы идут отнюдь не так уж точно.
В наши дни вращение Земли перестало быть стандартом времени. Его место заняли атомы, «колебания» которых используются как регулятор хода для так называемых атомных часов. Атомы цезия могут находиться в различном энергетическом состоянии. Два интересующих нас состояния назовем (+) и (-). Если атомы переходят от (+) к (-), они испускают электромагнитное излучение с частотой 9 192 631 770 герц. Эта частота - абсолютно постоянный периодический процесс, она служит регулятором хода атомных часов. Принцип работы атомных часов следующий: вначале цезий испаряют в печи, и оттуда вылетают его атомы. Позади печи расположен сортирующий магнит, который пропускает в так называемый полый резонатор только атомы, находящиеся в состоянии (+); в этом резонаторе многие атомы за счет облучения в микроволновом поле переходят в состояние (-). Благодаря второму магниту те атомы, которые поменяли знак (+) на (-), направляются в приемное устройство. Их число становится особенно большим, когда частота микроволнового излучателя в точности совпадает с частотой колебаний цезия 9 192 631 770 герц. Если микроволновая частота несколько меняется, количество атомов (-) в приемном устройстве убывает.
Электронное регулирование «замечает» это и следит за тем, чтобы частота микроволнового излучения вновь вернулась к значению 9 192 631 770 герц. Другими словами: с помощью электронных средств обеспечивается постоянство микроволновой частоты. Таким образом, достигнуто то, о чем всю жизнь мечтали конструкторы часовых механизмов, а именно - найден абсолютно постоянный периодический процесс: частота 9 192 631 770 герц, эта частота регулирует ход атомных часов. Оба состояния (+) и (-) физики называют гипертонкими структурными уровнями основного состояния атома с цезиевым ядром (цезий-133).
Теперь на основе международного соглашения секунда как единица времени определяется таким образом: секунда - это умноженный на 9 192 631 770 период излучения, соответствующий переходу между двумя гипертонкими структурными уровнями основного состояния атома цезия, а точнее, его изотопа цезия-133. Конечно же, в качестве точных часов можно использовать и колебания других атомов и молекул.
ЗЫ. Раз темы тут ядерные и везде стоят бочки с радиоактивными отходами
, решил и про часы атомные написать .
Это сообщение отредактировано Lomond - 17 апреля 2005 | 10:22
В наручных или карманных часах маятник не разместить. Для них в качестве регулятора хода часто используют баланс, небольшое качающееся колесо, скрепленное со спиральной пружиной. Этот баланс колеблется обычно 5 раз в секунду назад и вперед, т.е. частота его колебаний 5 герц. Некоторые современные часы имеют еще более быстрые регуляторы хода, например, небольшие камертоны, частота которых составляет 360 герц. Еще более высокую частоту имеют кварцевые часы с колеблющимся кварцевым кристаллом. В современных наручных часах обычно используют кварцевые пластинки, которые колеблются с частотой 32 768 герц. Регулируемые таким колеблющимся кварцем, часы имеют точность хода, намного опережающую возможности точнейших механических часов. В лаборатории при соблюдении надлежащих условии удалось получить отклонение всего в 1 секунду за 30 лет. Однако со временем кварцевые кристаллы стареют и точность часов теряется.
Еще в первые десятилетия нашего века вращение Земли было самым точным из известных науке периодических процессов и поэтому служило основой для измерения времени. Но с появлением первых кварцевых часов люди с изумлением обнаружили, что земные часы идут отнюдь не так уж точно.
В наши дни вращение Земли перестало быть стандартом времени. Его место заняли атомы, «колебания» которых используются как регулятор хода для так называемых атомных часов. Атомы цезия могут находиться в различном энергетическом состоянии. Два интересующих нас состояния назовем (+) и (-). Если атомы переходят от (+) к (-), они испускают электромагнитное излучение с частотой 9 192 631 770 герц. Эта частота - абсолютно постоянный периодический процесс, она служит регулятором хода атомных часов. Принцип работы атомных часов следующий: вначале цезий испаряют в печи, и оттуда вылетают его атомы. Позади печи расположен сортирующий магнит, который пропускает в так называемый полый резонатор только атомы, находящиеся в состоянии (+); в этом резонаторе многие атомы за счет облучения в микроволновом поле переходят в состояние (-). Благодаря второму магниту те атомы, которые поменяли знак (+) на (-), направляются в приемное устройство. Их число становится особенно большим, когда частота микроволнового излучателя в точности совпадает с частотой колебаний цезия 9 192 631 770 герц. Если микроволновая частота несколько меняется, количество атомов (-) в приемном устройстве убывает.
Электронное регулирование «замечает» это и следит за тем, чтобы частота микроволнового излучения вновь вернулась к значению 9 192 631 770 герц. Другими словами: с помощью электронных средств обеспечивается постоянство микроволновой частоты. Таким образом, достигнуто то, о чем всю жизнь мечтали конструкторы часовых механизмов, а именно - найден абсолютно постоянный периодический процесс: частота 9 192 631 770 герц, эта частота регулирует ход атомных часов. Оба состояния (+) и (-) физики называют гипертонкими структурными уровнями основного состояния атома с цезиевым ядром (цезий-133).
Теперь на основе международного соглашения секунда как единица времени определяется таким образом: секунда - это умноженный на 9 192 631 770 период излучения, соответствующий переходу между двумя гипертонкими структурными уровнями основного состояния атома цезия, а точнее, его изотопа цезия-133. Конечно же, в качестве точных часов можно использовать и колебания других атомов и молекул.
ЗЫ. Раз темы тут ядерные и везде стоят бочки с радиоактивными отходами
, решил и про часы атомные написать .Это сообщение отредактировано Lomond - 17 апреля 2005 | 10:22
