激光鍾，即光學時鍾是采用激光作為(wei) 測量參考和同步原子振動頻率達到更高的計時精度，能夠使得20億(yi) 年的時間誤差不超過1秒。是迄今計時最為(wei) 精準的時鍾。

簡介

　　激光時鍾利用具體(ti) 數字來表示時間，它的激光數字顯示方式十分特別。設計師在每個(ge) 數字顯示位置上都分配有若幹激光反射板。每當需要顯示數字，表示時間的時候，激光就會(hui) 從(cong) 某個(ge) 定點射出，然後通過其他反射板的折射，讓光線扭曲，從(cong) 而獲得相應數字的激光造型。這種激光顯示方式十分特別，通過進一步地設計、運用，設計師還特別推出了心電圖模式、傳(chuan) 統指針模式等其他種類的激光時鍾，讓時間的指示方式更加多元化。

原理

　　科學家們(men) 目前已經成功地研製出了新一代的激光時鍾，這種時鍾計時極其精準，在20億(yi) 年時間裏幾乎不會(hui) 產(chan) 生1秒的誤差。原理是通過用激光“注視”並測量原子的電子震動頻率來計時。這種迄今計時最為(wei) 精準的激光時鍾未來可應用於(yu) 衛星導航，其在追蹤地麵移動目標時精度可以保持在1米以內(nei) 。未來，這種新型時鍾可以廣泛應用在地麵衛星導航上，將使得汽車自動駕駛成為(wei) 可能。在技術應用成熟後，甚至可以實現無人駕駛的飛機精準著陸。在取得上述成就後，美國、英國、德國、法國和日本等多個(ge) 國家的科學家還準備在這一研究領域繼續展開競賽，以便能夠設計製造出更加精準的時鍾。他們(men) 的目標就是將時鍾的時間精準到自137億(yi) 年前宇宙大爆炸以來分秒不差。科學家們(men) 相信十年內(nei) 這種時鍾必將實現。通過這種技術，時鍾將可以把時間分成更小的分量。

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　　此前，世界上最為(wei) 先進的時鍾是由美國國家標準與(yu) 技術研究所所研製。它通過測量水銀離子中電子的振動，可以保持17億(yi) 年的精確運行而分秒無差。以前最為(wei) 精確的計時設備是原子鍾，可以實現8000萬(wan) 年精確度誤差在一秒之內(nei) 。對比之下，一隻普通的手表一個(ge) 月內(nei) 會(hui) 誤差大約15秒。位於(yu) 法國巴黎的國際度量衡委員會(hui) 計劃到2020年實現用光學時鍾取代原子鍾。該委員會(hui) 負責時間與(yu) 頻率的執行秘書(shu) 伊莉斯-阿裏亞(ya) 斯介紹說，“光學時鍾代表著時鍾的未來，這是一項非常振奮人心的發明。到2015年，我們(men) 將取得階段性成果。”光學時鍾最重要的用途將可能是全球衛星定位係統，用於(yu) 跟蹤飛機、艦船和汽車等。全球衛星定位係統接收由衛星發出的微波信號，主要是通過測量信號開始抵達的時間進行同步，可以將地麵的某一物體(ti) 鎖定於(yu) 10米範圍之內(nei) 。 科學家們(men) 相信，如果在衛星上安裝有光學時鍾，他們(men) 就可以將目標定位於(yu) 1米範圍之內(nei) 。這種精度可以用於(yu) 汽車或飛機的自動駕駛。當然，除了這些外，科學家們(men) 對於(yu) 光學時鍾的用途還有更高的期望。他們(men) 希望光學時鍾能夠幫助他們(men) 檢驗物理學的基本定律。美國國家標準與(yu) 技術研究所物理學家蒂爾-羅森邦德認為(wei) ，“光學時鍾還可以用於(yu) 檢測宇宙的基本屬性。我們(men) 甚至還可以依靠這種精度發現物理學領域基本定律的變化。”根據量子物理學的基本原理，原子是按照不同電子排列順序的能量差，也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來吸收或釋放電磁能量的。這裏電磁能量是不連續的。當原子從(cong) 一個(ge) “能量態”躍遷至低的“能量態”時，它便會(hui) 釋放電磁波。同一種原子的共振頻率是一定的—例如銫133的共振頻率為(wei) 每秒9192631770周。因此銫原子就可以用作一種節拍器來保持高度精確的時間。 普通鍾表在測定時間時必須依靠固定的振動頻率，機械表的擺輪頻率每秒5次或6次，音叉鍾的頻率每秒幾百至幾千次。石英鍾表的振動頻率是由微小的石英片的振動產(chan) 生的，其固定振動頻率每秒32000次。銫原子鍾振動頻率高達9.19×109次。振動頻率越高，計時就會(hui) 越精確。1967年，由於(yu) 原子鍾的研究取得了巨大的進展，人們(men) 開始重新給秒確定定義(yi) ，即按照銫原子的振蕩頻率來製定。今天的原子鍾的精度可以達到每10萬(wan) 年誤差不超過1秒。2001年，美國國家標準與(yu) 技術研究所首次利用激光代替微波研製出第一個(ge) 光學時鍾。2004年，英國國家物理實驗所的科學家對這種光學時鍾進行了改進。2008年，美國國家標準與(yu) 技術研究所再次研製出一種新型光學時鍾，比當時最先進的原子鍾精準了21倍。