210 likes | 439 Views
Zegary Atomowe. Michał Mruczkiewicz IV Nanotechnologia. Częstotliwość i zegary Piewsze zegary atomowe Definicja sekundy Cezowy zegar atomowy Rubidowy zegar atomowy Zastosowanie Stabilność zegarów atomowych. Zegar wahadłowy. Częstotliwość wahadła:
E N D
Zegary Atomowe Michał Mruczkiewicz IV Nanotechnologia
Częstotliwość i zegary • Piewsze zegary atomowe • Definicja sekundy • Cezowy zegar atomowy • Rubidowy zegar atomowy • Zastosowanie • Stabilność zegarów atomowych
Zegar wahadłowy • Częstotliwość wahadła: • Aby wahadło znajdowało się w pozycji równowagowej co 1 s. częstotliwość drgań powinna wynosić 0.5 HZ. Długość nici powinna wynosić 0.9936 m.
Pierwsze zegary atomowe 1949 r. - E. Condon i H. Lyons z NBS(US National Bureau of Standards) prezentują pierwszy zegar atomowy Wykorzystano molekuły amoniaku.
Pierwsze zegary atomowe 1955 r. - Pierwszy zegar atomowy bazujący na drganiach atomów cezu-133. L. Essen and J.V.L. Parry, National Physical Laboratory
Dlaczego Cez? • Wiązki metali alkalicznych łatwo wykrywalne • Struktury nadsubtelne dokładnie zbadane • Stabilność zegara proporcjonalna do różnicy poziomów energetycznych • Cez posiada największą róznice tych poziomów w grupie metali alkalicznych, 9.2 GHz • Występuje naturalnie tylko w izotopowej formie Cs133
Sekunda Jest to czas równy 9 192 631 770 okresów promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami F = 3 i F = 4 struktury nadsubtelnej stanu podstawowego 2S1/2 atomu cezu 133Cs (powyższa definicja odnosi się do atomu cezu w spoczynku w temperaturze 0 K).
Standard Cezowy Cez jest podgrzewany Powstaje wiązka atomów Wiązka jest rozdzielana przez pole magnetyczne Atomy w niższym stanie energetycznym przechodzą do komory mikrofalowej Padające fale mikrofalowe w okolicach 9.2 Ghz Pole magnetyczne kieruje atomy z energią w stanie wyższym na detektor Sterowanie falą magnetyczną i obróbka częśtotliwości
Standard Rubidowy • Transmisja światł lampy rubidowej zależy od częśtotliwości fali mikrofalowej • Układ steruje i konwertuje częśtotliwość
Standard Rubidowy • Lampa rubidowa emituje promieniowanie • Część promieniowania jest absorbowana przez filtr • Promieniowanie lampy powoduje inwersje obsadzeń w komórce rezonansowej • Absorbcja promieniowania mikrofalowego zwiększa absorbcje promieniowania lampy
Pomiar czasu UTC - Uniwersalny czas koordynowany Wzorcowy czas bazujący na uśrednieniu czasu mierzonego przez wiele cezowych zegarów na całym świecie. Uwzględniający nieregularność ruchu obrotowego Ziemi i koordynowany względem czasu słonecznego (sekundy przestępne).
GPS - Global Positioning System • Satelity wysyłają sygnał do odbiorcy z istotnymi informacjami. • Na podstawie czasu przesyłania sygnału i geometrii, ustalane jest położenie odbiorcy. • Każdy satelita jest wyposażony w zegar atomowy