✔ 最佳答案
1960年以前,1 Second = 1/86400 Mean Solar day。
1960~1967,一秒為平均太陽年之31556925.9747分之一。
1967年年到現在,一秒為基態銫133原子在兩個超精細能階間過渡所致輻射週期之9,192,631,770倍。
「銫原子鐘」計算 才最準確。
從石英晶體上切下一確定方位和尺寸的切片就具有這樣膨脹和收縮(即振動)的天然頻率,其頻率是很高的,以每秒鐘振動幾百萬次計。
石 英 錶 內 的 水 晶 片 上 加 電 , 水 晶 便 會 以 3 2 7 6 8 赫 茲 的 周 波 數 , 正 確 地 振 動 ; 然 後 必 須 將 此 頻 率 化 成 1 H z ( 電 流 一 秒 間 的 一 次 變 化 ) 的 信 號 電 流 周 波 數 。
1960年以前,CIPM(世界度量衡標準會議)以地球自轉為基礎,定義以平均太陽日之86400分之一作為秒定義。即1 Second = 1/86400 Mean Solar day。
1960~1967年CIPM改以更穩定的地球公轉週期為基礎,定義西元1900年為平均太陽年。秒定義更改為:一秒為平均太陽年之31556925.9747分之一。
二十世紀中葉,由於量子力學的發展,發展了諸如光譜超精細結構、鎂射及雷射、光磁共振(Optical Pumping)、分子束磁共振、分離震盪場等實驗及研究,使量子頻率標準取代以地球運動週期成為計時標準。
1967年,CIPM定義一秒為基態銫133原子在兩個超精細能階間過渡所致輻射週期之9,192,631,770倍。以下是定義的英文原文
The second is the duration of 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of cesium 133 atom
事實上,國際通用的『秒』產生程序比較複雜,由於每部原子鐘所產生的時間也有些微差異,國際原子時(International Atomic Time)是由四十多個國家時頻標準實驗室原子鐘組,由國際度量衡局(BIPM)平均所得[1],並每月公佈。
至於要知道現在是幾點幾分,就更複雜了,因為地球自轉並不穩定,而是在逐漸變慢,國際原子時並不符合我們日常生活的習慣;根據地球自轉為準的時間尺度稱為世界時(Universal Time, UT),UT有分三種,UT0是依據地球自轉、公轉軌道效應加上月地潮汐擾動的觀測結果計算產生;地球自轉軸並非絕對穩定,而是像陀螺一般,緩慢地繞一假想軸進動,這會造成每日的長度變化,UT0再加上修正地球極軸運動效應稱為UT1。更精細一些還有UT2,地球自轉力矩會因冬天高山積雪及夏天融雪而變化,故地球自轉速度會因為季節而有所變化,北半球夏天時地球自轉快一點,冬天時慢一點,UT1加上修正地球季節效應後稱為UT2。
以上都不是目前使用的世界標準時刻,現在的標準時間尺度稱為UTC(Coordinated Universal Time世界協調時)。為了使用穩定的TAI,又要兼顧日常生活的UT,CIPM做了以下的規定:
1. UTC的零時為格林威治時區的零時
2. 1958年時的UTC-TAI=0
3. UTC-TAI 必須為整數秒
4. UTC與UT1的差值(又稱DUT1)的絕對值必須小於0.9秒
即UTC與UT1差值[2]必須保持在0.9秒以內,若會大於0.9秒則應發佈閏秒,使UTC與地球自轉週期一致。
由1958年累計到現在,總共發佈了36次閏秒調整,幾乎都是正閏秒,現在世界協調時(UTC)及國際原子時(TAI)之差為32秒。
「銫原子鐘」
石英具壓電性,當它受到壓力或張力時,晶體在棱柱體邊部交替產生正負電荷。電荷與壓力變化成比例。由於它的壓電特性,石英片在測深儀器上用作壓力計。
正如壓力和張力產生相反電荷那樣,相反的效應,即交替產生相反的電荷,將引起交替的膨脹和收縮。從石英晶體上切下一確定方位和尺寸的切片就具有這樣膨脹和收縮(即振動)的天然頻率,其頻率是很高的,以每秒鐘振動幾百萬次計。石英的適當切片在無線電、電視和其他電訊儀器中用來控制頻率,並作為晶體控制鐘。
石 英 錶 也 可 叫 做 「 水 晶 振 動 式 電 子 錶 」 , 因 為 它 是 利 用 水 晶 片 的 「 發 振 現 象 」 。 當 水 晶 接 受 到 外 部 的 加 力 電 壓 , 就 會 有 變 形 及 伸 縮 的 性 質 , 相 反 , 若 壓 縮 水 晶 , 便 會 使 水 晶 兩 端 產 生 電 力 ; 這 樣 的 性 質 在 很 多 結 晶 體 上 也 可 見 到 , 稱 為 「 壓 電 效 果 」 。 石 英 錶 就 是 利 用 周 期 性 持 續 「 發 振 」 的 水 晶 , 為 我 們 帶 來 準 確 的 時 間 。
首 先 , 將 石 英 錶 內 的 水 晶 片 上 加 電 , 水 晶 便 會 以 3 2 7 6 8 赫 茲 的 周 波 數 , 正 確 地 振 動 ; 然 後 必 須 將 此 頻 率 化 成 1 H z ( 電 流 一 秒 間 的 一 次 變 化 ) 的 信 號 電 流 周 波 數 。 再 增 加 些 信 號 的 幅 度 ( 由 於 因 振 動 而 產 生 的 電 流 甚 弱 ) , 跟 著 些 信 號 電 流 再 發 動 轉 子 齒 輪 , 錶 上 的 秒 針 便 會 隨 之 發 動 , 之 後 分 針 , 時 針 的 跳 動 則 關 乎 於 機 械 結 構 上 的 原 理 , 如 : 秒 針 跳 動 6 0 下 , 分 針 便 會 跳 一 下 . . .
我們把石英元件分成石英晶體、石英振盪器及石英濾波器三大類,其中石英晶體可依尺寸分為49U、UM-1、UM-5等,主要應用在於電腦、遙控玩具、TV GAME及無線電話等。石英濾波器主要應用於呼叫器、無線電話及極高頻(VHF)無線接收機等。
石英振盪器的應用範圍很廣,包括無線電話、行動電話、衛星定位接收器、網路通訊週邊卡、LCD-Monitor、視頻轉換器(STB)、路由器及傳真機等。石英振盪器若依結晶單位的頻率及溫度特性來區分,可以區分為XO〈Crystal Oscillator〉、TCXO〈Temperature Compensated Crystal Oscillator〉、VCXO〈Oven Controlled Crystal Oscillator〉。XO是指不加任何控制IC的石英振盪器,TCXO是加上能控制溫度變化的控制IC,使得能夠利用溫度來補償晶體振盪頻率的石英振盪器,而VCXO則是加上控制電壓的控制IC,藉由控制對外電壓,達到微控頻率的石英振盪器,而這些控制IC國內石英元件廠商主要是向日本採購。