Atomklockor fungerar genom att mäta frekvensen av elektromagnetisk strålning som sänds ut av atomer. Frekvensen av denna strålning bestäms av atomernas energinivåer, och den är mycket stabil. Det betyder att atomur kan hålla tiden mycket exakt.
Den första atomuret byggdes 1949 av National Bureau of Standards (NBS). Denna klocka använde vibrationerna från cesiumatomer för att mäta tid. Cesiumatomer har en mycket stabil energinivå, och detta gör dem idealiska för användning i atomur.
Sedan utvecklingen av den första atomuret har det gjorts många förbättringar av tekniken. Atomklockor är nu mycket mindre och mer exakta än de var tidigare. De används också i en mängd olika tillämpningar, inklusive navigering, telekommunikation och vetenskaplig forskning.
Här är en mer detaljerad förklaring av hur atomklockor fungerar:
1. Atomer exciteras till en högre energinivå. Detta görs genom att lysa en ljusstråle mot atomerna. Ljuset har en frekvens som ligger nära atomernas naturliga frekvens. Detta gör att atomerna absorberar ljuset och flyttar till en högre energinivå.
2. Atomerna avger ljus när de återgår till sin lägre energinivå. Frekvensen för detta ljus är densamma som frekvensen för ljuset som absorberades. Detta ljus detekteras av en fotodetektor.
3. Ljusets frekvens mäts. Ljusets frekvens mäts med en räknare. Denna räknare räknar antalet ljusvågor som detekteras under en given tidsperiod.
4. Tiden är beräknad. Tiden beräknas genom att dividera antalet ljusvågor med ljusets frekvens. Detta ger den tid som har förflutit sedan atomerna exciterades till en högre energinivå.
Atomklockor är mycket exakta eftersom frekvensen av ljuset som sänds ut av atomer är mycket stabil. Det betyder att atomur kan hålla tiden mycket exakt. Atomklockor används för att kalibrera andra klockor och för att synkronisera kommunikationsnätverk. De används också i vetenskaplig forskning för att mäta hastigheten med vilken universum expanderar.
