作為世界上最準確的時鐘,原子鐘是如何工作的呢?
原子鐘的核心,是氫、銣、銫等科學(xué)家們精心選出的原子。當(dāng)原子核外電子飛行的軌道發(fā)生變化時,會吸收或釋放恒定頻率的電磁波,即我們所說的振蕩頻率。原子鐘工作的重點,便是將這個振蕩頻率提取出來,作為衡量時間的尺,并轉(zhuǎn)化為我們熟知的秒信號。
對于不同的原子,提取振蕩頻率的方法是不同的。我們以銣原子鐘為例進行說明。將特定的激光場施加在銣原子群上,原子內(nèi)的電子吸收光子,飛行軌道發(fā)生改變,激光場能量也相應(yīng)降低。當(dāng)所有銣原子均完成這一過程后,激光場能量將不再發(fā)生變化。此時,給銣原子加上一個微波場,當(dāng)微波場的頻率與銣原子的振蕩頻率相等時,銣原子中的電子會紛紛從新軌道跳回最初的軌道上,這時,銣原子又要開始吸收光子,激光場能量發(fā)生波動。因此,隨著我們改變微波場的頻率,當(dāng)檢測到激光光強變?nèi)鯐r,便得到了銣原子的振蕩頻率。有了這個頻率信號之后,我們可以將它轉(zhuǎn)變成1PPS信號,即一系列間隔為一秒的脈沖信號,就變?yōu)槲覀兪煜さ臅r間信號進行輸出,告訴我們時、分、秒。