分子钟 编辑

利用氨分子中的氮原子的振荡作为等时运动的高精度计时仪器
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分子钟是指利用氨分子中的原子振荡作为运动的高精度计时仪器。由高稳定的石英振荡器、倍频器、波导管、错误讯号甄别器、分频器和同步电动机等组成。每日误差不到万分之一秒。

基本信息

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中文名:分子钟

外文名:Molecularclock

性质:高精度计时仪器

误差:每日不到万分之一秒

工作原理

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分子钟是一种精密的计时仪器。由分子能级跃迁吸收或发射频率异常稳定的电磁波,作为频率标准而制成的计时仪器。早期用氨分子的一条吸收谱线,其频率为23870兆赫。将同样频率的超高频信号通过充满氨气强为133.322×10-2~133.32222×10-5帕的波导管中,经晶体检波就得到氨的吸收谱线(谱线的宽度随压强的降低而变窄)。利用一系列电子电路校正石英钟,这样计时间每天可准确到万分之一秒,或更准确。应用氨分子束通过不均匀电场,使高能态分子聚焦,并射入谐振腔的方法,可得到氨分子的发射谱线。这类分子钟每天准确到十万分之一秒,或更准确。也可利用氨的其他谱线或其他化台物的谱线制造分子钟。

发展历史

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1948年到1949年,美国国家标准局研制成世界上第一台完整的“原子钟”,这台原子钟主要包括一个石英晶体振荡器和一根充满氨气的波导管。这根管子盘绕钟面,放在仪器顶部。用氨分子的吸收谱线来稳定石英振荡器的频率,并分频后驱动50Hz的钟。

1953年美国哥伦比亚大学的汤斯(C.H.Townes)研制成功第一台氨钟,这一成功,诞生了量子电子学,并使汤斯获得了诺贝尔奖。我国科学家王天眷参加了第一台氨钟的研制工作。