Een atoomklok is een zeer nauwkeurige klok die de natuurlijke trillingen van atomen, met name cesium-133-atomen, gebruikt als referentie voor het meten van de tijd. Het werkt op basis van het principe van atomaire resonantie.

Werkprincipe van een atoomklok:

1. Cesiumatomen:

Atoomklokken gebruiken de overgangsfrequentie van het cesium-133-atoom. Cesiumatomen worden gekozen omdat ze zeer stabiele en nauwkeurige frequentie-oscillaties vertonen.

2. Microgolfstraling:

Het klokapparaat omvat een microgolfholte die cesiumatomen bevat. Microgolven met specifieke frequenties worden door de holte geleid.

3. Atoomresonantie:

Wanneer de frequentie van de microgolven overeenkomt met de natuurlijke resonantiefrequentie van cesium-133-atomen (ongeveer 9.192.631.770 cycli per seconde), absorberen de atomen energie en gaan ze over van een lagere energietoestand naar een hogere energietoestand.

4. Frequentiemeting:

De frequentie van de microgolfstraling die deze overgang veroorzaakt, wordt met behulp van elektronische schakelingen nauwkeurig gemeten en vergeleken met de referentiefrequentie.

5. Frequentienormen:

Het Internationale Systeem van Eenheden (SI) definieert één seconde als de duur van 9.192.631.770 cycli van deze specifieke cesium-133-overgang. Deze gevestigde standaard zorgt ervoor dat atoomklokken uitzonderlijk nauwkeurige tijd aanhouden.

6. Atoomkloksynchronisatie:

Atoomklokken kunnen met elkaar worden gesynchroniseerd via signalen die via verschillende methoden worden verzonden, waaronder GPS-satellieten (Global Positioning System) of gespecialiseerde communicatienetwerken.

De opmerkelijke precisie van atoomklokken heeft ze van cruciaal belang gemaakt in wetenschappelijk onderzoek, navigatie, communicatiesystemen en andere toepassingen waarbij nauwkeurige tijdwaarneming essentieel is.