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原子鐘

指数 原子鐘

原子鐘是一種時鐘,它以原子共振頻率標準來計算及保持時間的準確。原子鐘是世界上已知最準確的時間測量和頻率標準,也是國際時間和頻率轉換的基準,用來控制電視廣播和全球定位系統衛星的訊號。 原子鐘並不使用放射性計時,而是使用電子轉變能級時釋放的精確微波訊號。早期的原子鐘為附上工具的激微波。今天最好的原子鐘是以原子噴泉中冷原子的吸收光譜法作爲基礎的。.

22 关系: 原子威廉·湯姆森,第一代開爾文男爵伊西多·拉比微波國家標準技術研究所全球定位系统石英钟电子电视物理评论快报狭义相对论銣的同位素銫的同位素能级核磁共振氫的同位素激微波时间放射性晶片尺寸封裝時鐘時間和頻率轉換

原子

原子是元素能保持其化學性質的最小單位。一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶「正電」。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。 原子的英文名(Atom)是從希臘語ἄτομος(atomos,“不可切分的”)轉化而來。很早以前,希臘和印度的哲學家就提出了原子的不可切分的概念。 17和18世紀時,化學家發現了物理學的根據:對於某些物質,不能通過化學手段將其繼續的分解。 19世紀晚期和20世紀早期,物理學家發現了亞原子粒子以及原子的內部結構,由此證明原子並不是不能進一步切分。 量子力學原理能夠為原子提供很好的模型。 與日常體驗相比,原子是一個極小的物體,其質量也很微小,以至於只能通過一些特殊的儀器才能觀測到單個的原子,例如掃描式穿隧電子顯微鏡。原子的99.9%的重量集中在原子核,其中的亞原子和中子有著相近的質量。每一種元素至少有一種不穩定的同位素,可以進行放射性衰變。這直接導致核轉化,即亞原子核中的中子數或質子數發生變化。 原子佔據一組穩定的能級,或者稱為軌道。當它們吸收和放出​​中子的時候,中子也可以在不同能級之間跳躍,此時吸收或放出原子的能量與能級之間的能量差相等。電子決定了一個元素的化學屬性,並且對中子的磁性有著很大的影響。.

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威廉·湯姆森,第一代開爾文男爵

#重定向 第一代开尔文男爵威廉·汤姆森.

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伊西多·拉比

伊西多·艾薩克·拉比(Isidor Isaac Rabi,出生名為以色列·拉比,),美國猶太人物理學家,因發現核磁共振(NMR)而獲得1944年的諾貝爾物理學獎,而核磁共振成像(MRI)就是基於核磁共振技術的。他也是其中一個最早研究多腔磁控管的美國科學家,多腔磁腔管可用於微波雷達和微波爐。.

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微波

微波(Microwave,Mikrowellen)是指波长介于红外线和無線電波之间的电磁波。微波的頻率范围大约在 300MHz至300GHz之間。所對應的波長為1公尺至1mm之间。微波频率比无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西,则会反射微波。 微波在雷达科技、ADS射线武器、微波炉、等离子发生器、无线网络系统(如手机网络、蓝牙、卫星电视及無線區域網路技术等)、传感器系统上均有广泛的应用。 在技术领域协定使用的四个频率分别为800MHz、2.45GHz、5.8GHz和13GHz。微波炉使用2.45GHz,此频率亦被作为ISM頻段(工業、科學及醫學用波段),使用在航空通讯领域。.

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國家標準技術研究所

美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,简写为NIST)的前身为国家标准局(NBS,1901年~1988年),是一家测量标准实验室,属于美国商务部的非监管机构。该研究所的官方使命为: NIST雇佣有大约2900名科学家、工程师、科技工作者,以及后勤和管理人员,大约1800名辅助工作人员(来自美国公司和国外的工程师和研究员),另外还有1400名专家分布在国内约350个附属研究中心里。.

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全球定位系统

全球定位系统(Global Positioning System,通常简称GPS),又稱全球衛星定位系統,是美国国防部研制和维护的中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区(98%)提供准确的定位、测速和高精度的标准時間。全球定位系统可满足位于全球地面任一處或近地空间的军事用户连续且精确的确定三维位置、三维运动和时间的需求。该系统包括太空中的31颗GPS人造衛星;地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站,及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中3颗卫星,就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度;所能接收到的衛星訊號數越多,解碼出來的位置就越精確。 该系统由美国政府于1970年代开始进行研制,并于1994年全面建成。使用者只需拥有GPS接收机即可使用该服务,无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务(SPS,Standard Positioning Service)和軍用的精確定位服务(PPS,Precise Positioning Service)兩類。由於GPS無須任何授權即可任意使用,原本美國因為擔心敵對國家或組織會利用GPS對美國發動攻擊,故在民用訊號中人为地加入選擇性誤差(即SA政策,Selective Availability)以降低其精確度,使其最终定位精確度大概在100米左右;軍規的精度在十米以下。2000年以后,比尔·克林顿政府决定取消对民用訊號的干擾。因此,现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。 GPS系统拥有如下多种优点:使用低頻訊號,縱使天候不佳仍能保持相當的訊號穿透性;高达98%的全球覆蓋率;高精度三维定速定时;快速、省时、高效率;应用广泛、多功能;可移动定位。不同于双星定位系统,使用过程中接收机不需要发出任何信号;此舉增加了隐蔽性,提高了其军事应用效能。.

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石英钟

石英钟是一种基于放置在电子振荡器中石英晶体电压特性的精确时钟。.

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电子

电子(electron)是一种带有负电的次原子粒子,通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子。因此,根據泡利不相容原理,任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子(又称正子),其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同,但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅,在這過程中,生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,原子会带电;称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时,它带有负电,叫阴离子,失去电子时,它带有正电,叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡时,称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途,例如,靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆,均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力,使得電子被束縛於原子,稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論,宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如,當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面,許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅,或者,會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏,精密的尖端儀器,像四極離子阱,可以長時間局限電子,以供觀察和測量。大型托卡馬克設施,像国际热核聚变实验反应堆,藉著局限電子和離子電漿,來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.

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电视

电视(Television,簡稱TV)这个词语有三种不同的涵义,如:连续动态的影像和聲音转换为电子訊號,并通过各种渠道传输电子訊号,后再将电子訊號还原为影像和聲音的技术,即电视;指接收这种电子訊號的设备,即可以接收并还原电子訊號为连续动态的影像和声音的装置,即电视机;一种特别的社会文化现象,特指人群之间、人群与人之间使用电视作为传播载体进行訊息交流、訊息传播的一种过程,诸如电视节目的制作、电视訊號的传输、电视訊號的接收和观众对于电视节目内容的评判和反馈等的各个方面。电视被世人公认为是二十世纪最为重要的发明之一。到見今仍十分普遍。.

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物理评论快报

物理评论快报(Physical Review Letters ,有时缩写为PRL),也译作物理报导期刊、物理評論快訊,是一本声誉卓著的物理学期刊,自1958年起开始由美国物理学会出版。该刊是从物理评论延伸出来的刊物。 物理评论快报限定于短篇的文章,也称为报导(Letters)或快报、快訊,一篇文章最多只有4到5页长而已。.

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狭义相对论

-- 狭义相对论(英文:Special relativity)是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的,應用在惯性参考系下的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。爱因斯坦在1905年完成的《論動體的電動力學》論文中提出了狭义相对论Albert Einstein (1905) "", Annalen der Physik 17: 891; 英文翻譯為George Barker Jeffery和 Wilfrid Perrett翻譯的(1923); 另一版英文翻譯為Megh Nad Saha翻譯的On the Electrodynamics of Moving Bodies(1920).

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銣的同位素

銣(,原子質量單位:85.4678(3))共有45個同位素,不包括核同质异能素共有32種,其中有2個天然存在,但只有一種同位素是穩定的,除了和之外,還有24種人工合成的放射性同位素。它們的半衰期都在3個月以內,因此幾乎沒有應用價值。 天然的銣元素中,含有兩種銣的同位素,其中佔72.2%、佔27.8%,具有微弱的放射性,其半衰期超過1010年,但這樣的放射強度足以在30至60天使相機底片霧化或曝光並留下影像。 在銣的同位素中,質量數少於的多半進行质子发射衰變、至則進行正電子發射,其中有少數的會進行α衰變,更重的同位素則都進行貝他衰變,但有少部分會伴隨中子發射衰變。.

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銫的同位素

銫(原子量:132.9054519(2))銫有40個已知的同位素,連同鋇與汞是擁有最多同位素的元素。目前已知的銫同位素園子量範圍從112到151,其中只有銫-133是穩定的。壽命最長的放射性銫是銫-135,半衰期有230萬年。其次是銫-137,半衰期約30年,以及銫-134有兩年的半衰期,其他的同位素半衰期皆低於兩周,大部分的都在一小時以下。其中一些同位素在年老的恆星中由較輕的元素通過捕獲慢中子(S-過程)合成,也可以在超新星爆發的過程R-過程中合成.

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能级

能级(Energy level)理论是一种解释原子核外电子运动轨道的一种理论。它认为电子只能在特定的、分立的轨道上运动,各个轨道上的电子具有分立的能量,这些能量值即为能级。电子可以在不同的轨道间发生跃迁,电子吸收能量可以从低能级跃迁到高能级或者从高能级跃迁到低能级从而辐射出光子。氢原子的能级可以由它的光谱显示出来。.

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核磁共振

核磁共振(NMR,Nuclear Magnetic Resonance)是基於原子尺度的量子磁物理性質。具有奇數質子或中子的核子,具有內在的性質:核自旋,自旋角動量。核自旋產生磁矩。NMR觀測原子的方法,是將樣品置於外加強大的磁場下,現代的儀器通常採用低溫超導磁鐵。核自旋本身的磁場,在外加磁場下重新排列,大多數核自旋會處於低能態。我們額外施加電磁場來干涉低能態的核自旋轉向高能態,再回到平衡態便會釋放出射頻,這就是NMR訊號。利用這樣的過程,可以進行分子科學的研究,如分子結構、動態等。.

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氫的同位素

氢(原子量:1.00794(7))共有7個已知同位素,其中有2個同位素是穩定的。它有三個天然的同位素,分別是氕、氘和氚(1H、2H、3H),另外四個同位素都非常的不穩定(4H到7H),只有在實驗室製造出來過,並沒有在自然界中出現。氫也是唯一跟其元素擁有不同名稱的同位素。雖然其他的元素的同位素在以前也有不同的名稱,但是今天已經不再使用了。.

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激微波

微波(MASER),音譯為邁射,義譯為激--微波或微波激射器,是受激放大微波辐射(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的头字母。它指通过受激辐射放大和必要的反馈,产生同一波寬、准直、相干的微波的过程及仪器。 利用激微波原理的「惰性氫微波激射器原子鐘」,可製作「比銣原子鐘精確十倍,每三百萬年還差不到一秒」的原子鐘。.

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时间

時間是一种尺度,在物理定义是标量,藉著时间,事件发生之先后可以按过去-现在-未来之序列得以确定(时间点),也可以衡量事件持續的期間以及事件之間和间隔长短(时间段) 。時間是除了空間三個維度以外的第四維度。 長久以來,時間一直是宗教、哲學及科學領域的研究主題之一,但學者們尚且無法為時間找到一個可以適用於各領域、具有一致性且又不循環的定義 。然而在商業、工業、體育、科學及表演藝術等領域都有一些各自來標示及度量時間的方法 108 pages 。一些簡單,爭議較小的定義包括「時間是時鐘量測的物理量。」及「時間使得所有事情不會同時發生。」, 哲學家對於時間有兩派不同的觀點:一派認為時間是宇宙的基本結構,是一個會依序列方式出現的維度,像艾萨克·牛顿就對時間有這樣的觀點。包括戈特弗里德·莱布尼茨及伊曼努爾·康德在內的另一派認為時間不是任何一種已經存在的維度,也不是任何會「流動」的實存物,時間只是一種心智的概念,配合空間和數可以讓人類對事件進行排序和比較。換句話說,時間不過是人為便於思考宇宙,而對物質運動劃分,是一種人定規則。例如:愛因斯坦就曾運用相對論的概念來描述比喻時間對心理層面上的影響,藉此解釋時間並非是絕對的。.

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放射性

放射性或輻射性是指元素從不稳定的原子核自发地放出射线,(如α射线、β射线、γ射线等)而衰变形成穩定的元素而停止放射(衰变产物),這種現象稱為放射性。衰变时放出的能量称为衰变能量。原子序數在83(鉍)或以上的元素都具有放射性,但某些原子序數小于83的元素(如锝)也具有放射性。而有趣的是,從原子序84開始一直到鉳元素有以下特性:原子序是偶數的,半衰期都比相邻的长。这是由於原子序数为偶數的元素的原子核含有適當數量的質子和中子,能够形成有利的配置結構。〈即魔數〉 對單一原子來說,放射性衰变依照量子力學是隨機過程,無法預測特定一個原子是否會衰变。不過原子衰变的機率不會隨著原子存在的時間長短而改變。對大量的原子而言,可以用量測衰變常數計算衰變速率及半衰期。其半衰期沒有已知的時間上下限,範圍可以到55個數量級,短至幾乎瞬間,長至久於宇宙年齡。 有許多種不同的放射性衰变。衰变或是能量的減少都會使有某種原子核的原子(父放射核素)轉變為有另一種原子核的原子,或是其中子或質子的數量不同,稱為子體核素。在一些衰变中,父放射核素和子體核素是不同的化學元素,因此衰变後產生了新的元素,這稱為核嬗变。 最早發現的衰变是α衰變、β衰變、γ衰變。α衰變是原子核放出α粒子(氦原子核),是最常見釋放核子的衰變,不過原子核偶爾也會釋放質子,或者釋放其他特殊的核子(稱為)。β衰變是原子核釋放電子(或正子)及反微中子,會將質子轉變為中子(或是將中子轉變為質子) 。核子也可能捕獲軌道上的電子,使質子轉變為中子,這為電子捕獲,上述的衰变都屬於核嬗变。 相反的,也有一些核衰变不會產生新的元素,受激態原子核的能量以伽馬射線的方式釋出,稱為伽馬衰变,或是將激发态原子核将能量转移至轨道电子上,轨道电子再脱离原子,稱為。若是核子中有大量高度受激的中子,有時會以中子發射的方式釋放能量。另外一種核衰变是將原來的原子核變為二個或多個較小的原子核,稱為自發性的核分裂,出現在大量的不穩定核子自發性的衰变時,一般也會釋放伽馬射線、中子或是其他粒子。 著名的例子像是鈾和釷,但也包括在自然界中,半衰期長的同位素,例如钾-40。例如15種是半衰期短的同位素,像鐳及氡,是由衰變後的產物,也有因為而產生的,像碳-14就是由宇宙射線撞擊氮-14而產生。放射性同位素也可能是因為粒子加速器或核反應爐而人工合成,其中有650種的半衰期超過一小時,有數千種的半衰期更短。.

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晶片尺寸封裝

晶片尺寸構裝(Chip Scale Package, CSP)是一種半導體構裝技術。 最早CSP只是晶片尺寸封裝的縮寫。根據IPC的標準J-STD-012, "Implementation of Flip Chip and Chip Scale Technology",以符合晶片規模,封装必須有一個面積不超過1.2倍,更大的模具和它必須一個單晶片,直接表面貼裝封裝。 由於可攜式電子產品的外形尺寸日趨縮小,富士通和日立電線跟Murakami首次提出了這一概念。然而,第一個概念演示來自三菱電機。 晶片尺寸構裝是在TSOP、球柵陣列(ball grid array,BGA)的基础上,可蝕刻或直接印在矽片,導致在一個包,非常接近矽片的大小:這種包裝被稱為晶圓級芯片規模封裝(WL-CSP)或晶圓級封裝(WLP)。.

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時鐘

時鐘簡稱為鐘,所有計時裝置都可以称为计时仪器。钟表在现代汉语中一般有两种意思,一是各类鐘和錶的总称,另一个是专指体积较大的表,尤指机械结构的有钟摆的鐘。 時鐘是人類最早發明的物品之一,原因是需要持續量測時間間隔,有些自然的時間間隔(如日、閏月及年)可以用觀測而得,較短的時間間隔就需要利用時鐘。數千年計時設備的原理也有大幅變化,日晷是利用在物體在一平面上影子的變化來計時,計算時間間隔的儀器也有許多種,包括最廣為人知的沙漏。配合日晷的水鐘可能是最早的計時儀器。歐洲在1300年發明了擒縱器,後來也創作了第一個機械鐘,可以利用像之類的振盪計時設備, p.103-104, p.31。發條驅動的時鐘約在15世紀出現,鐘錶業約在15世紀至16世紀開始發展,1656年發明了摆钟,因此在計時的準確性又進一步提昇,當時因為航海導航對時間的精確性要求,也帶動時鐘可靠性及精確性的提昇。電子時鐘在1840年申請專利,二十世紀電子學的發展產生了可以完全不用機械的時鐘。 現在時鐘內的計時元件是諧振子,一個會以固定精準頻率振盪的物體,諧振子可能是單擺、音叉、,或是原子在發射微波時電子的振盪。類比型的時鐘會用指針及角度表示時間,數位時鐘則是用數字的方式表示,有兩種時間表示法:十二小時制及二十四小時制。大部份數位時鐘都是用電子設備及液晶、LED及真空熒光顯示器來顯示時間。時鐘功能也是現在電腦、手機的標準功能之一。 為了方便性、距離、電話或是盲人的需求,有用聲音報時的听觉时钟。為了盲人需求,也有用觸摸方式可以感知其時間的盲人时钟,其中有些類似傳統時間,但調整其設計,可以直接觸摸錶面得知時間,但又不會影響計時功能。計時技術也在持續演進之中。 有關鐘表的研究稱為。.

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時間和頻率轉換

時間和頻率轉換敘述如何將時間和頻率從一個地點轉移到另一個地點,並進行比較和量度。這種技術經常用於創建和散佈標準時間的標度,像是國際原子時。 時間和頻率轉換技術的例子包括:.

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传出传入
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