Atomuhr: Wie misst man die Zeit?

glumafreeze · Anmeldungsdatum: 08.05.2020 Beiträge: 1

Meine Frage:
Wie misst eine Atomuhr, z.B die Cäsium-Atomuh die Zeit?
Den Aufbau und FUnktion einer Atomuhr habe ich verstanden. Ebenso ist klar, dass man die Übergangsfrequenz sucht, bei der die meisten Atome angeregt und vom Zählwerkwerk regestirert werden können.

Meine Ideen:

Das genau 9 Milliarden Perioden der Übergangsfrequenz, dann einer Sekunde entsprechen ist auch klar.
Wenn man nun die Übergangsfrequenz hat, wozu braucht man dann noch den Aufbau? WIe genau wird jezt eine Skeunde gemessen, das verstehe ich nicht?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7461

Willkommen im Physikerboard!

Wenn man ein konstantes Schwingungssignal erst einmal hat, ist es elektronisch recht einfach, das in entsprechende Impulse umzuformen und auf einen Zähler zu geben, der immer nach einer bestimmten Anzahl von Eingangsimpulsen einen Ausgangsimpuls abgibt. So kann dieser Zähler z.B. bis (etwa) neun Milliarden zählen, gibt dann (dadurch sekündlich) einen Impuls ab und fängt wieder von vorn an.

Viele Grüße
Steffen

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5797 Wohnort: Heidelberg

Ich hab mal bei Wikipedia kurz gelesen (OK, vielleicht nicht die beste Quelle für das Thema...). Da steht das so:
Du misst im Prinzip nicht die Frequenz der Abstrahlung der Atome an sich, sondern Du bestrahlst die Atome (bzw. diese Fontäne der gekühlten Atome) mit Mikrowellen. Wenn die Mikrowellen-Frequenz der Übergangs-Frequenz möglichst genau entspricht, wird die Strahlung absorbiert, indem die Atome angeregt werden, und kurz darauf wird die Strahlung in alle Richtungen wieder emittiert, wenn die Atome in ihren Grundzustand zurück fallen. Also "leuchtet" das Gas auf, sobald man die passende Frequenz einstreut.
Man regelt dann wohl diese Einstreufrequenz der Mikrowellen so, dass man maximale Resonanz erhält.

Diese Mikrowellen-Anregfrequenz hat man dann ja schon als elektronisches Signal, deren Schwingungen man dann "zählen" kann.

Inzwischen gibt es wohl auch sog. "optische" Atomuhren, die Resonanzen/Übergänge mit Frequenzen im sichtbaren Bereich des EM-Spektrums verwenden. Um diese Frequenz genauer bestimmen zu können scheint man wohl mit einem Frequenzkamm zu arbeiten. Wie da dann genau die Messung geht, hab ich aber auch noch nicht so genau verstanden...

Gruß
Marco