원자 시계는 원자에 의해 방출되는 전자기 방사선의 주파수를 측정하여 작동합니다. 이 방사선의 주파수는 원자의 에너지 수준에 의해 결정되며 매우 안정적입니다. 이것은 원자 시계가 시간을 매우 정확하게 유지할 수 있음을 의미합니다.
첫 번째 원자 시계는 1949 년 NBS (National Bureau of Standards)에 의해 건설되었습니다. 이 시계는 시간을 측정하기 위해 세슘 원자의 진동을 사용했습니다. 세슘 원자는 매우 안정적인 에너지 수준을 가지므로 원자 시계에 사용하기에 이상적입니다.
첫 번째 원자 시계가 개발 된 이래로이 기술에 대한 많은 개선이 이루어졌습니다. 원자 시계는 이제 과거보다 훨씬 작고 정확합니다. 또한 내비게이션, 통신 및 과학 연구를 포함한 다양한 응용 프로그램에도 사용됩니다.
다음은 원자 시계의 작동 방식에 대한 자세한 설명입니다.
1. 원자는 더 높은 에너지 수준으로 흥분됩니다. 이것은 원자에서 빛의 광선을 비추는 것으로 이루어집니다. 빛은 원자의 고유 주파수에 가까운 주파수를 가지고 있습니다. 이로 인해 원자가 빛을 흡수하고 더 높은 에너지 수준으로 이동하게됩니다.
2. 원자는 낮은 에너지 수준으로 돌아올 때 빛을 방출합니다. 이 빛의 주파수는 흡수 된 빛의 주파수와 동일합니다. 이 빛은 광 검출기에 의해 감지됩니다.
3. 빛의 주파수는 측정됩니다. 빛의 주파수는 카운터로 측정됩니다. 이 카운터는 주어진 시간에 감지되는 광파의 수를 계산합니다.
4. 시간이 계산됩니다. 시간은 빛의 수를 빛의 주파수로 나누어 계산됩니다. 이것은 원자가 더 높은 에너지 수준으로 흥분하기 때문에 경과 한 시간을 제공합니다.
원자 시계는 원자에 의해 방출되는 빛의 주파수가 매우 안정적이기 때문에 매우 정확합니다. 이것은 원자 시계가 시간을 매우 정확하게 유지할 수 있음을 의미합니다. 원자 시계는 다른 시계를 보정하고 통신 네트워크를 동기화하는 데 사용됩니다. 그들은 또한 우주가 확장되는 속도를 측정하기 위해 과학 연구에 사용됩니다.
