Thứ nhất, nhân loại sử dụng đồng hồ như một phương tiện để điều khiển thời gian của chương trình.
Thứ hai, ngày nay việc đo thời gian là phổ biến nhất cái nhìn chính xác trong tất cả các phép đo được thực hiện: độ chính xác của phép đo thời gian hiện được xác định bởi sai số đáng kinh ngạc vào cỡ 1·10-11%, hay 1 giây trong 300 nghìn năm.
Và chúng tôi đã đạt được độ chính xác như vậy người hiện đại khi họ bắt đầu sử dụng nguyên tử, do sự dao động của chúng, chúng là bộ điều chỉnh đồng hồ nguyên tử. Nguyên tử Caesium ở hai trạng thái năng lượng chúng ta cần (+) và (-). Bức xạ điện từ có tần số 9.192.631.770 hertz được tạo ra khi các nguyên tử chuyển từ trạng thái (+) sang trạng thái (-), tạo ra một quá trình tuần hoàn chính xác, không đổi - bộ điều chỉnh mã đồng hồ nguyên tử.
Để đồng hồ nguyên tử hoạt động chính xác, xêsi phải được làm bay hơi trong lò, kết quả của quá trình này là các nguyên tử của nó được giải phóng. Phía sau lò có một nam châm phân loại, có khả năng chứa các nguyên tử ở trạng thái (+), trong đó do chiếu xạ trong trường vi sóng nên các nguyên tử sẽ chuyển sang trạng thái (-). Nam châm thứ hai hướng các nguyên tử đã chuyển trạng thái (+) thành (-) vào thiết bị thu. Nhiều nguyên tử đã thay đổi trạng thái chỉ thu được nếu tần số của bộ phát vi sóng trùng khớp chính xác với tần số dao động của caesium là 9.192.631.770 hertz. Ngược lại, số lượng nguyên tử (-) trong thiết bị thu sẽ giảm đi.
Các thiết bị liên tục theo dõi và điều chỉnh tần số không đổi 9.192.631.770 hertz. Điều này có nghĩa là giấc mơ của các nhà thiết kế đồng hồ đã trở thành hiện thực, một quá trình tuần hoàn hoàn toàn không đổi đã được tìm ra: tần số 9.192.631.770 hertz, tần số điều chỉnh hoạt động của đồng hồ nguyên tử.
Ngày nay, theo thỏa thuận quốc tế, một giây được định nghĩa là chu kỳ bức xạ nhân với 9.192.631.770, tương ứng với sự chuyển tiếp giữa hai siêu tinh tế. cấp độ cấu trúc trạng thái cơ bản của nguyên tử Caesium (đồng vị Caesium-133).
Để đo thời gian chính xác, bạn cũng có thể sử dụng dao động của các nguyên tử và phân tử khác, chẳng hạn như nguyên tử canxi, rubidium, Caesium, strontium, phân tử hydro, iốt, metan, v.v. Tuy nhiên, bức xạ của nguyên tử Caesium được coi là tần số tiêu chuẩn. Để so sánh độ rung của các nguyên tử khác nhau với một tiêu chuẩn (Caesium), một tia laser titan-sapphire đã được tạo ra để tạo ra một dải tần số rộng trong khoảng từ 400 đến 1000 nm.
Người đầu tiên chế tạo ra đồng hồ thạch anh và đồng hồ nguyên tử là nhà vật lý thực nghiệm người Anh. Essen Lewis (1908-1997). Năm 1955, ông tạo ra chuẩn tần số nguyên tử (thời gian) đầu tiên sử dụng chùm nguyên tử Caesium. Kết quả của công việc này là 3 năm sau (1958) một dịch vụ thời gian dựa trên tiêu chuẩn tần số nguyên tử đã ra đời.
Ở Liên Xô, Viện sĩ Nikolai Gennadievich Basov đưa ra ý tưởng của mình về việc tạo ra đồng hồ nguyên tử.
Vì thế, đồng hồ nguyên tử, một trong các loại chính xácđồng hồ - một thiết bị đo thời gian, trong đó sử dụng con lắc rung động tự nhiên nguyên tử hoặc phân tử. Độ ổn định của đồng hồ nguyên tử là tốt nhất trong số tất cả các loại hiện cóđồng hồ, đó là chìa khóa cho độ chính xác cao nhất. Bộ tạo đồng hồ nguyên tử tạo ra hơn 32.768 xung mỗi giây, không giống như đồng hồ thông thường. Dao động nguyên tử không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí, độ rung, độ ẩm và nhiều yếu tố bên ngoài khác.
TRONG thế giới hiện đại Khi bạn không thể làm gì nếu không có điều hướng, đồng hồ nguyên tử đã trở thành trợ lý không thể thiếu. Họ có thể xác định vị trí tàu vũ trụ, vệ tinh, tên lửa đạn đạo, máy bay, tàu ngầm, ô tô tự động thông qua liên lạc vệ tinh.
Vì vậy, trong 50 năm qua, đồng hồ nguyên tử, hay đúng hơn là đồng hồ Caesium, được coi là chính xác nhất. Chúng đã được sử dụng từ lâu bởi các dịch vụ thời gian và tín hiệu thời gian cũng được một số đài phát thanh phát sóng.
Thiết bị đồng hồ nguyên tử gồm 3 phần: 
máy phân biệt lượng tử,
dao động thạch anh,
tổ hợp điện tử.
Bộ dao động thạch anh tạo ra tần số (5 hoặc 10 MHz). Bộ tạo dao động là một máy phát vô tuyến RC, sử dụng các chế độ áp điện của tinh thể thạch anh làm phần tử cộng hưởng, trong đó các nguyên tử đã thay đổi trạng thái (+) thành (-) được so sánh để tăng độ ổn định, tần số của nó được so sánh liên tục với các dao động của. một chất phân biệt lượng tử (nguyên tử hoặc phân tử). Khi xảy ra sự chênh lệch dao động, bộ phận điện tử sẽ điều chỉnh tần số của bộ dao động thạch anh về 0, từ đó tăng độ ổn định và độ chính xác của đồng hồ lên mức mong muốn.
Trong thế giới hiện đại, đồng hồ nguyên tử có thể được sản xuất ở bất kỳ nước nào trên thế giới để sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Chúng có kích thước rất nhỏ và đẹp. Kích thước của đồng hồ nguyên tử mới nhất không lớn hơn hộp diêm và mức tiêu thụ điện năng thấp - dưới 1 Watt. Và đây không phải là giới hạn, có lẽ trong tương lai tiến bộ kỹ thuật sẽ đạt được điện thoại di động. Trong khi đó, đồng hồ nguyên tử nhỏ gọn chỉ được lắp trên tên lửa chiến lược để tăng độ chính xác dẫn đường lên gấp nhiều lần.
Ngày nay, đồng hồ nguyên tử dành cho nam và nữ, phù hợp với mọi sở thích và túi tiền, bạn có thể mua tại các cửa hàng trực tuyến.
Năm 2011, đồng hồ nguyên tử nhỏ nhất thế giới đã được tạo ra bởi các chuyên gia từ Phòng thí nghiệm quốc gia Symmetricom và Sandia. Đồng hồ này nhỏ gọn hơn 100 lần so với các phiên bản thương mại trước đây. Kích thước của đồng hồ bấm giờ nguyên tử không lớn hơn hộp diêm. Để hoạt động, nó chỉ cần 100 mW điện năng - ít hơn 100 lần so với các phiên bản tiền nhiệm.
Có thể giảm kích thước của đồng hồ bằng cách lắp đặt một cơ cấu hoạt động theo nguyên lý xác định tần số thay cho lò xo và bánh răng. sóng điện từ, được phát ra bởi các nguyên tử Caesium dưới tác dụng của chùm tia laser có công suất không đáng kể.
Những đồng hồ như vậy được sử dụng trong điều hướng, cũng như trong công việc của thợ mỏ, thợ lặn, những nơi cần đồng bộ hóa chính xác thời gian với các đồng nghiệp trên bề mặt, cũng như các dịch vụ thời gian chính xác, vì sai số của đồng hồ nguyên tử nhỏ hơn 0,000001 phân số một giây mỗi ngày. Chi phí của chiếc đồng hồ nguyên tử nhỏ kỷ lục Symmetricom vào khoảng 1.500 USD.
Những “thợ đồng hồ” nào đã nghĩ ra và cải tiến điều này cực kỳ tốt cơ chế chính xác? Có người thay thế anh ấy không? Hãy cố gắng tìm ra nó.
Vào năm 2012, đồng hồ nguyên tử sẽ kỷ niệm 45 năm thành lập. Năm 1967, phạm trù thời gian trong Hệ đơn vị quốc tế bắt đầu được xác định không phải bằng thang thiên văn mà bằng chuẩn tần số Caesium. Đây là cái mà người dân thường gọi là đồng hồ nguyên tử.
Nguyên lý hoạt động của máy dao động nguyên tử là gì? Là một nguồn tần số cộng hưởng những "thiết bị" này sử dụng mức năng lượng lượng tử của nguyên tử hoặc phân tử. Cơ học lượng tử kết nối với hệ thống hạt nhân nguyên tử- electron" một số mức năng lượng riêng biệt. Một trường điện từ có tần số nhất định có thể gây ra sự chuyển đổi của hệ thống này từ mức độ thấpđến một cái cao hơn. Hiện tượng ngược lại cũng có thể xảy ra: một nguyên tử có thể chuyển động từ độ cao mức năng lượng xuống nơi thấp hơn với bức xạ năng lượng. Cả hai hiện tượng đều có thể được kiểm soát và những bước nhảy giữa các mức năng lượng này có thể được ghi lại, từ đó tạo ra một dạng mạch dao động. Tần số cộng hưởng của mạch này sẽ bằng độ chênh lệch năng lượng giữa hai mức chuyển tiếp chia cho hằng số Planck.
Bộ dao động nguyên tử thu được có những ưu điểm chắc chắn so với các bộ dao động cơ học và thiên văn trước đó của nó. Tần số cộng hưởng của tất cả các nguyên tử của chất được chọn làm bộ dao động sẽ giống nhau, không giống như con lắc và tinh thể áp điện. Ngoài ra, các nguyên tử không bị hao mòn hoặc thay đổi tính chất theo thời gian. Lựa chọn lý tưởng cho một chiếc đồng hồ bấm giờ gần như vĩnh cửu và cực kỳ chính xác.
Lần đầu tiên, khả năng sử dụng sự chuyển đổi năng lượng giữa các mức trong nguyên tử làm chuẩn tần số đã được nhà vật lý người Anh William Thomson, hay được biết đến với cái tên Lord Kelvin, xem xét vào năm 1879. Ông đề xuất sử dụng hydro làm nguồn nguyên tử cộng hưởng. Tuy nhiên, nghiên cứu của ông có nhiều khả năng bản chất lý thuyết. Khoa học lúc đó vẫn chưa sẵn sàng để phát triển đồng hồ đo thời gian nguyên tử.
Phải mất gần một trăm năm ý tưởng của Lord Kelvin mới thành hiện thực. Đó là một thời gian dài, nhưng nhiệm vụ không hề dễ dàng. Việc biến đổi các nguyên tử thành các con lắc lý tưởng hóa ra trong thực tế lại khó hơn trên lý thuyết. Khó khăn nằm ở cuộc chiến với cái gọi là độ rộng cộng hưởng - một dao động nhỏ trong tần số hấp thụ và phát xạ năng lượng khi các nguyên tử chuyển từ cấp này sang cấp khác. Tỷ lệ tần số cộng hưởng với độ rộng cộng hưởng quyết định chất lượng của bộ dao động nguyên tử. Rõ ràng là cái gì nhiều giá trị hơn chiều rộng cộng hưởng, chất lượng càng thấp con lắc nguyên tử. Thật không may, không thể tăng tần số cộng hưởng để cải thiện chất lượng. Nó không đổi đối với các nguyên tử của từng chất cụ thể. Nhưng độ rộng cộng hưởng có thể giảm đi bằng cách tăng thời gian quan sát các nguyên tử.
Về mặt kỹ thuật điều này có thể đạt được như sau: để một bộ dao động bên ngoài, ví dụ như thạch anh, tạo ra định kỳ bức xạ điện từ, làm cho các nguyên tử của chất cho nhảy qua các mức năng lượng. Trong trường hợp này, nhiệm vụ của bộ điều chỉnh đồng hồ bấm giờ nguyên tử là đưa tần số của bộ dao động thạch anh này càng gần với tần số cộng hưởng của sự chuyển đổi giữa các nguyên tử càng tốt. Điều này trở nên khả thi nếu có đủ thời gian dài quan sát sự dao động của các nguyên tử và tạo ra nhận xét, điều chỉnh tần số thạch anh.
Đúng vậy, ngoài vấn đề giảm độ rộng cộng hưởng trong đồng hồ bấm giờ nguyên tử, còn có rất nhiều vấn đề khác. Đây là hiệu ứng Doppler - sự thay đổi tần số cộng hưởng do sự chuyển động của các nguyên tử và sự va chạm lẫn nhau của các nguyên tử, gây ra sự chuyển đổi năng lượng không có kế hoạch và thậm chí là ảnh hưởng của năng lượng lan tỏa của vật chất tối.
Lần đầu thử triển khai thực tếđồng hồ nguyên tử được thực hiện vào những năm ba mươi của thế kỷ trước bởi các nhà khoa học tại Đại học Columbia dưới sự lãnh đạo của tương lai người đoạt giải Nobel Tiến sĩ Isidor Rabi. Rabi đề xuất sử dụng đồng vị Caesium 133 Cs làm nguồn nguyên tử con lắc. Thật không may, công việc của Rabi, vốn được NBS rất quan tâm, đã bị gián đoạn bởi Thế chiến thứ hai.
Sau khi hoàn thành, việc chỉ đạo thực hiện đồng hồ bấm giờ nguyên tử được chuyển cho nhân viên NBS Harold Lyons. Máy tạo dao động nguyên tử của ông hoạt động với amoniac và đưa ra một sai số tương ứng với những ví dụ tốt nhất bộ cộng hưởng thạch anh. Năm 1949, đồng hồ nguyên tử amoniac được giới thiệu tới công chúng. Mặc dù có độ chính xác khá tầm thường, nhưng chúng vẫn thực hiện các nguyên tắc cơ bản của các thế hệ đồng hồ bấm giờ nguyên tử trong tương lai.
Nguyên mẫu đồng hồ nguyên tử caesium mà Louis Essen thu được cung cấp độ chính xác 1 * 10 -9, trong khi có độ rộng cộng hưởng chỉ 340 Hertz
Một lát sau, giáo sư Đại học Harvard Norman Ramsey đã cải tiến ý tưởng của Isidor Rabi, giảm tác động đến độ chính xác của phép đo hiệu ứng Doppler. Ông đề xuất, thay vì sử dụng một nguyên tử kích thích xung tần số cao dài, hãy sử dụng hai nguyên tử ngắn được gửi đến các nhánh của ống dẫn sóng ở một khoảng cách nào đó với nhau. Điều này giúp có thể giảm mạnh độ rộng cộng hưởng và thực sự tạo ra khả năng sáng tạo dao động nguyên tử, một cấp độ có độ chính xác vượt trội so với tổ tiên thạch anh của chúng.
Vào những năm 50 của thế kỷ trước, dựa trên sơ đồ do Norman Ramsey đề xuất, tại Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia (Anh), nhân viên Louis Essen của nó đã chế tạo một máy dao động nguyên tử dựa trên đồng vị Caesium 133 Cs do Rabi đề xuất trước đó. Caesium không được chọn ngẫu nhiên.
Sơ đồ mức độ chuyển tiếp siêu mịn của các nguyên tử của đồng vị Caesium-133
Thuộc nhóm kim loại kiềm Các nguyên tử Caesium cực kỳ dễ bị kích thích để nhảy giữa các mức năng lượng. Ví dụ, một chùm ánh sáng có thể dễ dàng đánh bật cấu trúc nguyên tử dòng điện tử xesi. Chính vì đặc tính này mà Caesium được sử dụng rộng rãi trong các bộ tách sóng quang.
Thiết kế bộ tạo dao động Caesium cổ điển dựa trên ống dẫn sóng Ramsey
Tiêu chuẩn tần số Caesium chính thức đầu tiên NBS-1
Hậu duệ của NBS-1 - bộ dao động NIST-7 sử dụng bơm laser của chùm nguyên tử Caesium
Để nguyên mẫu Essen trở thành một tiêu chuẩn thực sự, phải mất hơn bốn năm. Rốt cuộc, việc điều chỉnh chính xác đồng hồ nguyên tử chỉ có thể thực hiện được bằng cách so sánh với các đơn vị thời gian phù du hiện có. Trong suốt bốn năm, bộ dao động nguyên tử đã được hiệu chỉnh bằng cách quan sát chuyển động quay của Mặt trăng quanh Trái đất bằng máy ảnh mặt trăng chính xác do William Markowitz của Đài thiên văn Hải quân Hoa Kỳ phát minh.
Việc “điều chỉnh” đồng hồ nguyên tử theo lịch thiên văn mặt trăng được thực hiện từ năm 1955 đến năm 1958, sau đó thiết bị này được NBS chính thức công nhận là chuẩn tần số. Hơn nữa, độ chính xác chưa từng có của đồng hồ nguyên tử caesium đã thúc đẩy NBS thay đổi đơn vị thời gian trong tiêu chuẩn SI. Kể từ năm 1958, “thời gian của 9.192.631.770 chu kỳ bức xạ tương ứng với sự chuyển đổi giữa hai mức siêu mịn” đã chính thức được áp dụng như một tiêu chuẩn thứ hai. điều kiện tiêu chuẩn nguyên tử của đồng vị Caesium-133".
Thiết bị của Louis Essen được đặt tên là NBS-1 và được coi là chuẩn tần số Caesium đầu tiên.
Trong ba mươi năm tiếp theo, sáu sửa đổi của NBS-1 đã được phát triển, trong đó mới nhất là NIST-7, được tạo ra vào năm 1993 bằng cách thay thế nam châm bằng bẫy laser, mang lại độ chính xác 5 * 10 -15 với chiều rộng cộng hưởng chỉ 60 -hai Hertz.
Bảng so sánh đặc tính các chuẩn tần số Caesium được NBS sử dụng
| Tiêu chuẩn tần số Caesium | Thời gian hoạt động | Thời gian phục vụ như một tiêu chuẩn NPFS chính thức | Độ rộng cộng hưởng | Chiều dài ống dẫn sóng vi sóng | Giá trị lỗi |
| NBS-1 | 1952-1962 | 1959-1960 | 300 Hz | 55 cm | 1*10 -11 |
| NBS-2 | 1959-1965 | 1960-1963 | 110Hz | 164 cm | 8*10 -12 |
| NBS-3 | 1959-1970 | 1963-1970 | 48Hz | 366 cm | 5*10 -13 |
| NBS-4 | Những năm 1965-1990 | KHÔNG | 130Hz | 52,4 cm | 3*10 -13 |
| NBS-5 | 1966-1974 | 1972-1974 | 45Hz | 374 cm | 2*10 -13 |
| NBS-6 | 1974-1993 | 1975-1993 | 26 Hz | 374 cm | 8*10 -14 |
| NBS-7 | 1988-2001 | 1993-1998 | 62Hz | 155 cm | 5*10 -15 |
Các thiết bị NBS là các giá đỡ cố định, cho phép chúng được phân loại thành các bộ dao động tiêu chuẩn thay vì các bộ dao động được sử dụng trong thực tế. Nhưng chỉ vì những mục đích thực tế thuần tuý, Hewlett-Packard đã làm việc vì lợi ích của chuẩn tần số caesium. Năm 1964, gã khổng lồ máy tính tương lai đã tạo ra một phiên bản nhỏ gọn của chuẩn tần số Caesium - thiết bị HP 5060A.
Được hiệu chỉnh bằng các tiêu chuẩn NBS, các tiêu chuẩn tần số HP 5060 phù hợp với một giá đài thông thường và có thành công thương mại. Nhờ tiêu chuẩn tần số caesium do Hewlett-Packard đặt ra mà độ chính xác chưa từng có của đồng hồ nguyên tử đã trở nên phổ biến.
Hewlett-Packard 5060A.
Kết quả là, những thứ như truyền hình vệ tinh và thông tin liên lạc đã trở nên khả thi, hệ thống toàn cầu dịch vụ dẫn đường và đồng bộ hóa thời gian của mạng thông tin. Đã có nhiều ứng dụng cho công nghệ đồng hồ bấm giờ nguyên tử được công nghiệp hóa. Đồng thời, Hewlett-Packard không dừng lại ở đó và không ngừng nâng cao chất lượng của tiêu chuẩn Caesium cũng như trọng lượng và kích thước của chúng.
Dòng đồng hồ nguyên tử Hewlett-Packard
Năm 2005, bộ phận đồng hồ nguyên tử của Hewlett-Packard được bán cho Simmetricom.
Cùng với Caesium, nguồn dự trữ trong tự nhiên rất hạn chế và nhu cầu về nó ở nhiều lĩnh vực khác nhau. lĩnh vực công nghệ cực kỳ lớn, rubidium, có đặc tính rất gần với Caesium, được sử dụng làm chất cho.
Có vẻ như chương trình hiện cóđồng hồ nguyên tử đã được hoàn thiện. Trong khi đó, nó có một nhược điểm khó chịu, việc loại bỏ nhược điểm này đã có thể thực hiện được ở thế hệ tiêu chuẩn tần số Caesium thứ hai, được gọi là đài phun Caesium.
Suối nguồn thời gian và mật đường quang học
Cho dù độ chính xác cao nhất Máy đo thời gian nguyên tử NIST-7, sử dụng khả năng dò tìm bằng laser về trạng thái của các nguyên tử Caesium, mạch của nó về cơ bản không khác biệt so với các mạch của phiên bản đầu tiên của tiêu chuẩn tần số Caesium.
Nhược điểm về mặt thiết kế của tất cả các sơ đồ này là về cơ bản không thể kiểm soát được tốc độ truyền của chùm nguyên tử Caesium chuyển động trong ống dẫn sóng. Và điều này bất chấp thực tế là tốc độ chuyển động của các nguyên tử Caesium ở nhiệt độ phòng- một trăm mét trên giây. Rất nhanh chóng.
Đó là lý do tại sao mọi sửa đổi của tiêu chuẩn Caesium đều là tìm kiếm sự cân bằng giữa kích thước của ống dẫn sóng, có thời gian tác động lên các nguyên tử Caesium nhanh ở hai điểm, và độ chính xác của việc phát hiện kết quả của ảnh hưởng này. Ống dẫn sóng càng nhỏ thì càng khó thực hiện nối tiếp xung điện từ, ảnh hưởng đến cùng một nguyên tử.
Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta tìm ra cách giảm tốc độ của nguyên tử Caesium? Chính ý tưởng này đã khiến sinh viên MIT Jerold Zacharius bận tâm, người đã nghiên cứu ảnh hưởng của lực hấp dẫn đến hành vi của các nguyên tử vào cuối những năm bốn mươi của thế kỷ trước. Sau đó, khi tham gia vào việc phát triển một biến thể của tiêu chuẩn tần số Caesium Atomichron, Zacharius đã đề xuất ý tưởng về đài phun nước Caesium - một phương pháp nhằm giảm tốc độ chuyển động của các nguyên tử Caesium xuống còn một centimet mỗi giây và loại bỏ hai lần- ống dẫn sóng vũ trang của bộ dao động nguyên tử truyền thống.
Ý tưởng của Zacharius rất đơn giản. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn bắn các nguyên tử Caesium theo chiều dọc bên trong một bộ dao động? Sau đó, các nguyên tử giống nhau sẽ đi qua máy dò hai lần: một lần khi chúng di chuyển lên và một lần khi chúng di chuyển xuống, nơi chúng được điều khiển bởi trọng lực. Trong trường hợp này, chuyển động đi xuống của các nguyên tử sẽ chậm hơn đáng kể so với quá trình cất cánh của chúng, vì trong quá trình di chuyển trong đài phun nước, chúng sẽ mất năng lượng. Thật không may, vào những năm 50 của thế kỷ trước, Zacharius đã không thể hiện thực hóa ý tưởng của mình. Trong của anh ấy cơ sở thí nghiệm các nguyên tử chuyển động lên trên tương tác với các nguyên tử rơi xuống, làm nhầm lẫn độ chính xác của việc phát hiện.
Ý tưởng về Zacharius chỉ được quay trở lại vào những năm tám mươi. Các nhà khoa học tại Đại học Stanford, do Steven Chu đứng đầu, đã tìm ra cách tạo ra Đài phun nước Zacharius bằng phương pháp mà họ gọi là "mật đường quang học".
Trong đài phun nước Chu xêzi, một đám mây nguyên tử xêzi bắn lên trên được làm lạnh trước bằng hệ thống gồm ba cặp tia laser ngược hướng có tần số cộng hưởng ngay dưới mức cộng hưởng quang học của các nguyên tử xêzi.
Sơ đồ đài phun nước Caesium với mật đường quang học.
Các nguyên tử Caesium được làm lạnh bằng laser bắt đầu chuyển động chậm rãi, như thể đang di chuyển qua mật đường. Tốc độ của chúng giảm xuống ba mét mỗi giây. Việc giảm tốc độ của các nguyên tử mang lại cho các nhà nghiên cứu cơ hội phát hiện các trạng thái chính xác hơn (bạn phải thừa nhận rằng việc nhìn thấy biển số xe ô tô đang di chuyển với tốc độ một km một giờ sẽ dễ dàng hơn nhiều so với một chiếc ô tô đang di chuyển với tốc độ một trăm km một giờ). kilômét một giờ).
Một quả cầu gồm các nguyên tử Caesium đã nguội được phóng lên cao khoảng một mét, đi qua một ống dẫn sóng trên đường đi, qua đó các nguyên tử tiếp xúc với một trường điện từ có tần số cộng hưởng. Và máy dò của hệ thống lần đầu tiên ghi lại sự thay đổi trạng thái của các nguyên tử. Sau khi chạm tới “trần nhà”, các nguyên tử được làm lạnh bắt đầu rơi xuống do trọng lực và đi qua ống dẫn sóng lần thứ hai. Trên đường trở về, máy dò lại ghi lại tình trạng của họ. Vì các nguyên tử chuyển động cực kỳ chậm nên việc bay của chúng dưới dạng đám mây khá dày đặc rất dễ kiểm soát, điều đó có nghĩa là trong đài phun nước sẽ không có các nguyên tử bay lên xuống cùng lúc.
Cơ sở đài phun nước Caesium của Chu đã được NBS áp dụng làm tiêu chuẩn tần số vào năm 1998 và được đặt tên là NIST-F1. Sai số của nó là 4 * 10 -16, có nghĩa là NIST-F1 chính xác hơn NIST-7 tiền nhiệm.
Trên thực tế, NIST-F1 đã đạt đến giới hạn độ chính xác trong việc đo trạng thái của các nguyên tử Caesium. Nhưng các nhà khoa học không dừng lại ở chiến thắng này. Họ quyết định loại bỏ lỗi mà bức xạ vật đen gây ra trong hoạt động của đồng hồ nguyên tử - kết quả của sự tương tác của các nguyên tử Caesium với bức xạ nhiệt của thân hệ thống mà chúng chuyển động. Đồng hồ bấm giờ nguyên tử NIST-F2 mới đặt một đài phun caesium trong buồng đông lạnh, làm giảm bức xạ của vật đen xuống gần như bằng không. Lỗi NIST-F2 là 3*10 -17 đáng kinh ngạc.
Biểu đồ giảm lỗi của các tùy chọn tiêu chuẩn tần số Caesium
Hiện nay, đồng hồ nguyên tử dựa trên đài phun caesium cung cấp cho nhân loại tiêu chuẩn thời gian chính xác nhất, tương ứng với nhịp đập của nền văn minh công nghệ của chúng ta. Nhờ các thủ thuật kỹ thuật, các maser hydro xung làm mát các nguyên tử caesium trong các phiên bản cố định của NIST-F1 và NIST-F2 đã được thay thế bằng chùm tia laser thông thường hoạt động song song với hệ thống quang từ. Điều này giúp tạo ra các cấu trúc nhỏ gọn và rất ổn định. ảnh hưởng bên ngoài các biến thể của tiêu chuẩn NIST-Fx có thể hoạt động trong tàu vũ trụ. Được gọi một cách khá tưởng tượng là "Đồng hồ nguyên tử lạnh hàng không vũ trụ", các tiêu chuẩn tần số này được cài đặt trong các vệ tinh của hệ thống định vị như GPS, đảm bảo khả năng đồng bộ hóa đáng kinh ngạc của chúng để giải quyết vấn đề tính toán rất chính xác tọa độ của máy thu GPS được sử dụng trong các thiết bị của chúng ta.
Một phiên bản nhỏ gọn của đồng hồ nguyên tử đài phun caesium, được gọi là "Đồng hồ nguyên tử lạnh hàng không vũ trụ", được sử dụng trong các vệ tinh GPS
Việc tính toán thời gian tham chiếu được thực hiện bởi một "tập hợp" gồm mười NIST-F2 nằm ở các vị trí khác nhau. trung tâm nghiên cứu, hợp tác với NBS. Giá trị chính xác giây nguyên tử được thu thập chung, và do đó loại bỏ các lỗi khác nhau và ảnh hưởng của yếu tố con người.
Tuy nhiên, có thể một ngày nào đó chuẩn tần số caesium sẽ được con cháu chúng ta coi là một cơ chế rất thô sơ để đo thời gian, giống như ngày nay chúng ta nhìn một cách trịch thượng vào chuyển động của con lắc trong những chiếc đồng hồ cơ khí của tổ tiên chúng ta.
Đồng hồ nguyên tử ngày 27 tháng 1 năm 2016
Nơi sinh của chiếc đồng hồ bỏ túi đầu tiên trên thế giới có tích hợp sẵn tiêu chuẩn thời gian nguyên tử sẽ không phải là Thụy Sĩ hay thậm chí là Nhật Bản. Ý tưởng sáng tạo của họ bắt nguồn từ trung tâm Vương quốc Anh tại thương hiệu Hoptroff ở London
Đồng hồ nguyên tử, hay còn gọi là “đồng hồ lượng tử”, là một thiết bị đo thời gian bằng cách sử dụng các rung động tự nhiên liên quan đến các quá trình xảy ra ở cấp độ nguyên tử hoặc phân tử. Richard Hoptroff quyết định rằng đã đến lúc những quý ông hiện đại quan tâm đến các thiết bị công nghệ cực cao nên đổi những chiếc đồng hồ bỏ túi cơ khí của họ để lấy một thứ gì đó xa hoa và phi thường hơn, đồng thời cũng phù hợp với xu hướng đô thị hiện đại.
Nhờ đó, công chúng đã được thể hiện sự lịch lãm theo cách riêng của mình vẻ bề ngoàiĐồng hồ nguyên tử bỏ túi Hoptroff No. 10, có thể gây ngạc nhiên cho thế hệ hiện đại, tinh tế với vô số tiện ích, không chỉ với phong cách cổ điển và độ chính xác tuyệt vời mà còn với tuổi thọ sử dụng của nó. Theo các nhà phát triển, có chiếc đồng hồ này bên mình, bạn có thể tận hưởng tối đa người đúng giờ trong ít nhất 5 tỷ năm.
Bạn có thể tìm hiểu thêm điều gì thú vị về họ...
Ảnh 2. 
Đối với tất cả những người chưa bao giờ quan tâm đến những chiếc đồng hồ như vậy, cần giải thích ngắn gọn về nguyên lý hoạt động của chúng. Không có gì bên trong “thiết bị nguyên tử” giống với một chiếc đồng hồ cơ cổ điển. Ở Hoptroff không. 10 không có bộ phận cơ khí nào như vậy. Thay vào đó, đồng hồ nguyên tử bỏ túi được trang bị một buồng kín chứa đầy chất phóng xạ. chất khí, nhiệt độ được kiểm soát bởi một lò nướng đặc biệt. Việc chấm công chính xác xảy ra như sau: tia laser kích thích các nguyên tử của một nguyên tố hóa học, là một loại “chất độn” của đồng hồ, và bộ cộng hưởng ghi lại và đo lường từng nguyên tử. chuyển tiếp nguyên tử. Hôm nay yếu tố cơ bản Những thiết bị như vậy là Caesium. Nếu chúng ta nhớ lại hệ đơn vị SI, thì giá trị của giây trong đó liên quan đến số chu kỳ bức xạ điện từ trong quá trình chuyển đổi các nguyên tử Caesium-133 từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác.
Ảnh 3. 
Nếu ở điện thoại thông minh, trái tim của thiết bị được coi là chip xử lý thì ở Hoptroff No. 10 vai trò này tiếp quản mô-đun tạo thời gian tham chiếu. Nó được cung cấp bởi Symmetricom và bản thân con chip này ban đầu được nhắm mục tiêu sử dụng trong ngành công nghiệp quân sự - trên các phương tiện bay không người lái.
Đồng hồ nguyên tử CSAC được trang bị bộ điều chỉnh nhiệt độ, trong đó có một buồng chứa hơi Caesium. Dưới tác động của tia laser lên các nguyên tử Caesium-133, quá trình chuyển đổi của chúng từ trạng thái năng lượng này sang trạng thái năng lượng khác bắt đầu, được đo bằng bộ cộng hưởng vi sóng. Từ năm 1967 Hệ thống quốc tếđơn vị (SI) định nghĩa một giây là 9.192.631.770 chu kỳ bức xạ điện từ phát sinh trong quá trình chuyển đổi giữa hai mức siêu tinh tế của trạng thái cơ bản của nguyên tử Caesium-133. Dựa trên điều này, thật khó để tưởng tượng một chiếc đồng hồ dựa trên caesium chính xác hơn về mặt kỹ thuật. Theo thời gian, đưa ra thành tựu mới nhất Trong lĩnh vực đo thời gian, độ chính xác của đồng hồ quang học mới dựa trên ion nhôm dao động ở tần số bức xạ cực tím (cao hơn 100.000 lần tần số vi sóng của đồng hồ caesium) sẽ cao hơn hàng trăm lần độ chính xác của đồng hồ đo thời gian nguyên tử. Nói một cách đơn giản ngôn ngữ có thể truy cập, Mẫu túi mới số 10 của Hoptroff có sai số chạy 0,0015 giây mỗi năm, gấp 2,4 triệu lần tiêu chuẩn COSC.
Ảnh 4. 
Mặt chức năng của thiết bị cũng đang trên đà viển vông. Với sự giúp đỡ của nó, bạn có thể tìm ra: thời gian, ngày, ngày trong tuần, năm, vĩ độ và kinh độ trong kích cỡ khác nhau, áp suất, độ ẩm, giờ tốt nhất và phút, dự báo thủy triều và nhiều chỉ số khác. Đồng hồ được làm bằng vàng và vỏ được làm từ kim loại quý Nó được lên kế hoạch sử dụng in 3D.
Richard Hoptrof chân thành tin rằng đó là tùy chọn này sản xuất đứa con tinh thần của bạn là tốt nhất. Để thay đổi một chút thành phần thiết kế của cấu trúc, không cần thiết phải xây dựng lại dây chuyền sản xuất mà phải sử dụng tính linh hoạt về chức năng của thiết bị in 3D cho việc này. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là nguyên mẫu của chiếc đồng hồ được trưng bày được chế tạo theo cách cổ điển.
Ảnh 5. 
Thời gian ngày nay rất có giá trị, và đồng hồ bỏ túi Hoptroff không. 10 là một xác nhận trực tiếp về điều này. Theo thông tin sơ bộ, lô hàng đầu tiên thiết bị nguyên tử sẽ có 12 chiếc và về chi phí, giá cho 1 bản sao sẽ là 78.000 USD.
Ảnh 6. 
Theo Richard Hoptroff, giám đốc điều hành thương hiệu, dinh thự của Hoptroff ở London đóng một vai trò quan trọng. vai trò quan trọng trong sự xuất hiện của ý tưởng này. “Trong các bộ máy thạch anh, chúng tôi sử dụng độ chính xác cao hệ thống dao động với tín hiệu GPS. Nhưng ở trung tâm London, không dễ để bắt được tín hiệu này. Một ngày nọ trong chuyến đi tới Đài thiên văn Greenwich Tôi nhìn thấy chiếc đồng hồ nguyên tử Hewlett Packard ở đó và quyết định mua một thứ tương tự cho mình qua Internet. Và tôi không thể. Thay vào đó, tôi tìm thấy thông tin về một con chip của Symmetricon và sau ba ngày suy nghĩ, tôi nhận ra rằng nó sẽ hoàn hảo cho một chiếc đồng hồ bỏ túi.”
Con chip chúng ta đang nói đến chúng ta đang nói về, là Đồng hồ nguyên tử Caesium (CSAC) SA.45, một trong những thế hệ đồng hồ nguyên tử thu nhỏ đầu tiên dành cho máy thu GPS, radio ba lô và xe không người lái. Mặc dù có kích thước khiêm tốn (40 mm x 34,75 mm), nó vẫn khó có thể vừa với đồng hồ đeo tay. Vì vậy, Hoptroff quyết định trang bị cho họ một mẫu bỏ túi có kích thước khá đáng nể (đường kính 82 mm).
Ngoài việc là chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới, Hoptroff No 10 (bộ máy thứ mười của thương hiệu) còn được tuyên bố là chiếc vỏ vàng đầu tiên được chế tạo bằng công nghệ in 3D. Hoptroff vẫn chưa thể nói chắc chắn cần bao nhiêu vàng để tạo ra chiếc hộp (công việc trên nguyên mẫu đầu tiên đã được hoàn thành khi số báo được đưa ra), nhưng ước tính rằng chi phí của nó sẽ là “ít nhất vài nghìn bảng Anh”. Và xem xét tất cả khối lượng đó nghiên cứu khoa học, cần thiết để phát triển sản phẩm (ví dụ: lấy chức năng tính toán thủy triều lên xuống bằng cách sử dụng hằng số điều hòa cho 3 nghìn cảng khác nhau), chúng ta có thể mong đợi giá bán lẻ cuối cùng của nó là khoảng 50 nghìn bảng Anh.
Thân vàng của mẫu số 10 khi ra khỏi máy in 3D và ở dạng hoàn thiện
Người mua tự động trở thành thành viên của một câu lạc bộ độc quyền và sẽ được yêu cầu ký cam kết bằng văn bản không sử dụng chip đồng hồ nguyên tử làm vũ khí. Ông Hoptroff giải thích: “Đây là một trong những điều kiện trong hợp đồng của chúng tôi với nhà cung cấp, vì chip nguyên tử ban đầu được sử dụng trong các hệ thống dẫn đường tên lửa”. Không phải trả nhiều tiền để có cơ hội sở hữu một chiếc đồng hồ có độ chính xác hoàn hảo.
Những chủ nhân may mắn của chiếc No.10 từ Hoptroff sẽ có nhiều thứ hơn là chỉ một chiếc đồng hồ có độ chính xác cao. Mô hình này cũng có chức năng như một thiết bị định vị bỏ túi, cho phép người ta xác định kinh độ với độ chính xác đến một hải lý, ngay cả sau nhiều năm lênh đênh trên biển, bằng cách sử dụng một kính lục phân đơn giản. Mẫu này sẽ có hai mặt số, nhưng thiết kế của một trong số chúng vẫn được giữ bí mật. Cái còn lại là một loạt các bộ đếm hiển thị tới 28 chức năng: từ tất cả các chức năng đo thời gian và chỉ báo lịch có thể có cho đến la bàn, nhiệt kế, máy đo độ ẩm (một thiết bị đo độ ẩm), phong vũ biểu, bộ đếm kinh độ và vĩ độ và thủy triều cao/thấp. chỉ số. Và đó là chưa kể đến các chỉ số quan trọng về trạng thái của bộ điều nhiệt nguyên tử.
Hoptroff có kế hoạch sản xuất một số sản phẩm mới, bao gồm phiên bản điện tử Chiếc đồng hồ phức tạp Space Traveller huyền thoại của George Daniels. Bây giờ chúng đang được thực hiện, mục tiêu là tích hợp chúng vào đồng hồ Công nghệ Bluetoothđể tiết kiệm thông tin cá nhân chủ sở hữu và cung cấp khả năng điều chỉnh tự động các chức năng như chỉ báo lịch tuần trăng.
Những bản sao đầu tiên của No.10 sẽ xuất hiện trong năm tớiĐồng thời, công ty đang tìm kiếm đối tác phù hợp trong số các nhà bán lẻ. “Tất nhiên, chúng tôi có thể cố gắng bán nó trực tuyến, nhưng đây là mẫu cao cấp nên bạn vẫn cần phải cầm nó trên tay để thực sự đánh giá cao nó. Điều này có nghĩa là chúng tôi sẽ vẫn phải sử dụng dịch vụ của các nhà bán lẻ và chúng tôi sẵn sàng bắt đầu đàm phán”, ông Hoptroff kết luận.
Và thậm chí Bài viết gốc có trên trang web Thông tinGlaz.rf Liên kết đến bài viết mà bản sao này được tạo ra -
Chúng ta thường nghe cụm từ đồng hồ nguyên tử luôn hiển thị thời gian chính xác. Nhưng từ cái tên của chúng, thật khó để hiểu tại sao đồng hồ nguyên tử lại chính xác nhất hoặc chúng hoạt động như thế nào.
Chỉ vì cái tên có chứa từ “nguyên tử” không có nghĩa là chiếc đồng hồ gây nguy hiểm đến tính mạng, ngay cả khi có ý nghĩ về bom nguyên tử hoặc nhà máy điện hạt nhân. TRONG trong trường hợp này chúng ta chỉ đang nói về cách thức hoạt động của đồng hồ. Nếu trong một chiếc đồng hồ cơ thông thường, các chuyển động dao động được thực hiện bởi các bánh răng và chuyển động của chúng được đếm, thì trong đồng hồ nguyên tử, các dao động của các electron bên trong nguyên tử được tính. Để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động, chúng ta hãy nhớ lại tính chất vật lý của các hạt cơ bản.
Tất cả các chất trong thế giới của chúng ta đều được tạo thành từ các nguyên tử. Nguyên tử bao gồm proton, neutron và electron. Các proton và neutron kết hợp với nhau tạo thành hạt nhân, hạt nhân này còn được gọi là nucleon. Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân, hạt nhân có thể ở các mức năng lượng khác nhau. Điều thú vị nhất là khi hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng, một electron có thể chuyển từ mức năng lượng của nó lên mức năng lượng cao hơn hoặc thấp hơn. Một electron có thể thu được năng lượng từ bức xạ điện từ, hấp thụ hoặc phát ra bức xạ điện từ ở một tần số nhất định sau mỗi lần chuyển đổi.
Thông thường có những chiếc đồng hồ trong đó các nguyên tử của nguyên tố Caesium -133 được sử dụng để thay đổi. Nếu trong 1 giây con lắc đồng hồ thông thường thực hiện 1 chuyển động dao động thì các electron trong đồng hồ nguyên tử dựa trên Caesium-133, khi chuyển từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác, chúng phát ra bức xạ điện từ có tần số 9192631770 Hz. Hóa ra một giây được chia thành chính xác số khoảng thời gian này nếu nó được tính bằng đồng hồ nguyên tử. Giá trị này được cộng đồng quốc tế chính thức thông qua vào năm 1967. Hãy tưởng tượng một mặt số khổng lồ không phải có 60 mà là 9192631770 vạch chia, chỉ chiếm 1 giây. Không có gì đáng ngạc nhiên khi đồng hồ nguyên tử rất chính xác và có một số ưu điểm: nguyên tử không bị lão hóa, không bị hao mòn và tần số dao động sẽ luôn giống nhau đối với một nguyên tố hóa học, nhờ đó có thể so sánh đồng bộ, ví dụ, số đọc của đồng hồ nguyên tử ở xa trong không gian và trên Trái đất mà không sợ sai sót.
Nhờ đồng hồ nguyên tử, nhân loại đã có thể kiểm tra tính đúng đắn của thuyết tương đối trong thực tế và đảm bảo rằng nó tốt hơn trên Trái đất. Đồng hồ nguyên tử được lắp đặt trên nhiều vệ tinh và tàu vũ trụ; chúng được sử dụng cho nhu cầu viễn thông, liên lạc di động và chúng được dùng để so sánh thời gian chính xác trên toàn hành tinh. Không ngoa, chính nhờ phát minh ra đồng hồ nguyên tử mà nhân loại mới có thể bước vào kỷ nguyên công nghệ cao.
Đồng hồ nguyên tử hoạt động như thế nào?
Caesium-133 được làm nóng bằng cách làm bay hơi các nguyên tử Caesium, chúng được truyền qua từ trường, nơi các nguyên tử có trạng thái năng lượng mong muốn được chọn lọc.
Các nguyên tử được chọn sau đó đi qua một từ trường có tần số gần 9192631770 Hz, được tạo ra bởi bộ dao động thạch anh. Dưới tác dụng của trường, các nguyên tử xêsi lại thay đổi trạng thái năng lượng và rơi vào máy dò, máy ghi lại khi nào số lớn nhất các nguyên tử tới sẽ có trạng thái năng lượng “đúng”. Số lượng tối đa các nguyên tử có trạng thái năng lượng thay đổi cho biết tần số của trường vi sóng được chọn chính xác và sau đó giá trị của nó được đưa vào thiết bị điện tử– một bộ chia tần số, bằng cách giảm tần số đi một số nguyên lần, sẽ nhận được số 1, là giây tiêu chuẩn.
Do đó, các nguyên tử xêsi được sử dụng để kiểm tra tần số chính xác của từ trường do bộ dao động tinh thể tạo ra, giúp duy trì nó ở một giá trị không đổi.
Điều này thật thú vị: Mặc dù đồng hồ nguyên tử hiện nay có độ chính xác chưa từng thấy và có thể chạy hàng triệu năm mà không mắc lỗi, nhưng các nhà vật lý sẽ không dừng lại ở đó. Sử dụng các nguyên tử khác nhau nguyên tố hóa học, họ không ngừng nỗ lực cải thiện độ chính xác của đồng hồ nguyên tử. Trong số những phát minh mới nhất là đồng hồ nguyên tử stronti, chính xác gấp ba lần so với caesium của chúng. Để tụt lại phía sau chỉ một giây, họ sẽ cần 15 tỷ năm - thời gian vượt quá tuổi của Vũ trụ chúng ta...
Nếu bạn tìm thấy lỗi, vui lòng đánh dấu một đoạn văn bản và nhấp vào Ctrl+Enter.
Isidor Rabi, giáo sư vật lý tại Đại học Columbia, đã đề xuất một dự án chưa từng thấy trước đây: một chiếc đồng hồ hoạt động theo nguyên lý chùm tia nguyên tử. cộng hưởng từ. Điều này xảy ra vào năm 1945, và đến năm 1949, Cục Tiêu chuẩn Quốc gia đã công bố nguyên mẫu hoạt động đầu tiên. Nó đọc sự rung động của phân tử amoniac. Caesium được sử dụng muộn hơn nhiều: mẫu NBS-1 chỉ xuất hiện vào năm 1952.
Quốc gia phòng thí nghiệm vật lýở Anh đã chế tạo ra chiếc đồng hồ đầu tiên dựa trên chùm tia Caesium vào năm 1955. Hơn mười năm sau, trong Hội nghị chung về Cân nặng và Đo lường, một chiếc đồng hồ tiên tiến hơn đã được trình làng, cũng được cung cấp năng lượng bằng các rung động trong nguyên tử Caesium. Mẫu NBS-4 được sử dụng cho đến năm 1990.
Các loại đồng hồ
TRÊN ngay bây giờ Có ba loại đồng hồ nguyên tử hoạt động dựa trên cùng một nguyên lý. Đồng hồ Caesium, chính xác nhất, tách nguyên tử Caesium từ trường. Đồng hồ nguyên tử đơn giản nhất, đồng hồ rubidium, sử dụng khí rubidium đặt trong bóng đèn thủy tinh. Và cuối cùng, đồng hồ nguyên tử hydro lấy các nguyên tử hydro làm điểm tham chiếu, được đóng trong một lớp vỏ bằng vật liệu đặc biệt - nó ngăn các nguyên tử mất năng lượng nhanh chóng.
Bây giờ là mấy giờ
Năm 1999 Viện quốc gia Tiêu chuẩn và Công nghệ Hoa Kỳ (NIST) đã đề xuất một phiên bản thậm chí còn tiên tiến hơn của đồng hồ nguyên tử. Mô hình NIST-F1 cho phép sai số chỉ một giây trong mỗi hai mươi triệu năm.
Chính xác nhất
Nhưng các nhà vật lý của NIST không dừng lại ở đó. Các nhà khoa học quyết định phát triển một chiếc đồng hồ bấm giờ mới, lần này dựa trên các nguyên tử strontium. Chiếc đồng hồ mới hoạt động ở mức 60% so với mẫu trước đó, có nghĩa là nó mất một giây không phải trong hai mươi triệu năm mà trong khoảng năm tỷ năm.
Đo thời gian
Thỏa thuận quốc tế đã xác định tần số chính xác duy nhất cho sự cộng hưởng của hạt Caesium. Đây là 9.192.631.770 hertz - chia tín hiệu đầu ra cho số này bằng chính xác một chu kỳ mỗi giây.