搜搜考试网地磁场对铯原子钟准确度的影响有多大?它的准确度又是以什么为标准的?
来源：学生作业帮 编辑：搜搜考试网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/07/29 20:57:22
地磁场对铯原子钟准确度的影响有多大?它的准确度又是以什么为标准的?
地球轨道卫星上的原子钟受到外界磁场的影响有多大？
地球轨道卫星上的原子钟受到外界磁场的影响有多大？
铯原子钟的标定方法,是以铯原子的跃迁频率为标准的.
请你去百度百科查一下铯原子钟的原理.它是以铯原子达到最大激发分布,来标定一个固定频率的.
也就是,我们用一个范围内的微波去激发铯原子,能够激发最多铯原子的那个频率,就是铯原子的固有频率,以此为标准,进行计时.
这里,由于我们事先给出的是一个范围内的微波,那么,靠近铯原子的共振频率时,铯原子的激发率是随着微波频率变化的,激发率随微波频率变化的峰值所对应的频率,就是我们要确定的标准频率,而这个峰的陡峭程度,则表明了这个测量的准确度.一般用半高宽来标定其准确度.
如果铯原子分布在磁场中,则铯原子的能级会发生分裂,从而导致铯原子激发率随频率分布的峰发生展宽,从而影响精度.一般铯原子钟内可以用各种手段来屏蔽磁场,从而杜绝外磁场的影响.
事实上,铯原子激发率随微波频率分布的峰值,在有磁场时,也可以确定.因为磁场引发的劈裂,是一高一低的,这两个劈裂峰的中点往往仍旧是那个固有频率.然而,劈裂后的激发率分布,更加难以确定峰值,所以影响还是存在的.
一般地磁场非常小,导致的峰值劈裂非常小,从而对铯原子钟精度影响也非常小.然而为了保证精确,一般会采取一些磁场屏蔽措施.
另外,如果你真的想计算这个误差和磁场的依赖关系,你可以去查一些关于铯原子钟的文献,然后找到铯原子钟是用哪个电子跃迁到哪一层来实现计时的,然后计算跃迁前后轨道的角动量,继而算出这两个轨道的磁矩.磁矩乘上磁场得到的就是能级差,能级差除以普朗克常数,就得到了频率的劈裂值,这个值就是磁场这一项引发的误差大小.你再拿这一值与原子钟目前的精度相比,如果比目前精度小,则说明地磁场影响不大,反之则是影响大.
这些具体计算这里就不写了,你要不是搞这个研究的,也就不要计算了.
再问： 我想知道的是，磁场对铯原子钟精度的影响会不会对卫星调时和飞机环球旅行这些验证相对论的现象或实验产生影响？
再答： 会产生影响，但是是可以精确计算从而排除的。在卫星调时和环球旅行实验中，检测到的时间差比磁场造成的误差要大，是在误差范围外的偏差，所以不影响验证。事实上，如果它是在误差范围内的偏差，那么从科学上讲，我们就不能说它是偏差了。由于磁场造成的误差在测量时可以直接获得，所以不需要担心科学家会忘记这一误差源。
请你去百度百科查一下铯原子钟的原理.它是以铯原子达到最大激发分布,来标定一个固定频率的.
也就是,我们用一个范围内的微波去激发铯原子,能够激发最多铯原子的那个频率,就是铯原子的固有频率,以此为标准,进行计时.
这里,由于我们事先给出的是一个范围内的微波,那么,靠近铯原子的共振频率时,铯原子的激发率是随着微波频率变化的,激发率随微波频率变化的峰值所对应的频率,就是我们要确定的标准频率,而这个峰的陡峭程度,则表明了这个测量的准确度.一般用半高宽来标定其准确度.
如果铯原子分布在磁场中,则铯原子的能级会发生分裂,从而导致铯原子激发率随频率分布的峰发生展宽,从而影响精度.一般铯原子钟内可以用各种手段来屏蔽磁场,从而杜绝外磁场的影响.
事实上,铯原子激发率随微波频率分布的峰值,在有磁场时,也可以确定.因为磁场引发的劈裂,是一高一低的,这两个劈裂峰的中点往往仍旧是那个固有频率.然而,劈裂后的激发率分布,更加难以确定峰值,所以影响还是存在的.
一般地磁场非常小,导致的峰值劈裂非常小,从而对铯原子钟精度影响也非常小.然而为了保证精确,一般会采取一些磁场屏蔽措施.
另外,如果你真的想计算这个误差和磁场的依赖关系,你可以去查一些关于铯原子钟的文献,然后找到铯原子钟是用哪个电子跃迁到哪一层来实现计时的,然后计算跃迁前后轨道的角动量,继而算出这两个轨道的磁矩.磁矩乘上磁场得到的就是能级差,能级差除以普朗克常数,就得到了频率的劈裂值,这个值就是磁场这一项引发的误差大小.你再拿这一值与原子钟目前的精度相比,如果比目前精度小,则说明地磁场影响不大,反之则是影响大.
这些具体计算这里就不写了,你要不是搞这个研究的,也就不要计算了.
再问： 我想知道的是，磁场对铯原子钟精度的影响会不会对卫星调时和飞机环球旅行这些验证相对论的现象或实验产生影响？
再答： 会产生影响，但是是可以精确计算从而排除的。在卫星调时和环球旅行实验中，检测到的时间差比磁场造成的误差要大，是在误差范围外的偏差，所以不影响验证。事实上，如果它是在误差范围内的偏差，那么从科学上讲，我们就不能说它是偏差了。由于磁场造成的误差在测量时可以直接获得，所以不需要担心科学家会忘记这一误差源。