[科普中国]-分子钟

工作原理

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，作为频率标淮而制成的计时仪器。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，压强为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，这样计量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。2

发展历史1948年到1949年，美国国家标准局研制成功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。3