新一代原子鍾 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃秉英 著

圖書標籤:

• 原子鍾
• 時間頻率
• 精密測量
• 物理學
• 計量學
• 科學
• 技術
• 工程
• 鍾錶
• 量子技術

店鋪： 英典圖書專營店

齣版社： 武漢大學齣版社

ISBN：9787307052499

商品編碼：1350675111

包裝：平裝

齣版時間：2006-09-30

基本信息

書名：新一代原子鍾

原價：12.00元

作者：黃秉英

齣版社：武漢大學齣版社

齣版日期：2006-09-30

ISBN：9787307052499

字數：

頁碼：120

版次：1

裝幀：平裝

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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原子鍾集物理學與電子學之大成，極大地促進瞭導航、信息傳播技術和當代科學技術的發展。本書在概述原子鍾的基礎上，著重在技術和方法層麵上介紹新一代原子鍾及其應用，圖文並茂，深入淺齣。它是從事原子鍾研究和應用的指導參考書，可用作高校相關專業（物理、電子、信息技術與測量）的教學參考書。也是一扇瞭解和瞭望當今高新技術發展的科技之窗。

目錄

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導論
第1章 傳統型原子鍾
1．1銣原子鍾
1．1．1銣汽泡型
1．1．2銣激射器
1．2 氫原子鍾
1．2．1主動型氫激射器
1．2．2被動型氫激射器
1．3銫原子鍾
1．3．1磁選態型
1．3．2光選態型
1．3．3銫原子柬頻率基準
1．4傳統型原子鍾的性能及其限製
1．4．1主要特性
1．4．2性能限製
第2章 新一代原子鍾
2．1冷原子噴泉鍾
2．1．1工作原理
2．1．2關鍵技術
2．1．3原子噴泉鍾迴落信號原子數損失的估計
2．1．4冷原子噴泉鍾的領先水平
2．2空間基準鍾與汽泡型冷原子鍾
2．2．1空間基準鍾
2．2．2汽泡型冷原子鍾
2．3 CPT鍾
2．3．1 CPT現象
2．3．2 CPT鍾工作原理
2．3．3 CPT鍾的前景
2．4光鍾
2．4．1光梳
2．4．2光鍾的基本組成
2．4．3激光頻率標準
第3章 我國第一颱冷原子鍾
3．1結構與特點
3．1．1裝置的基本組成
3．1。2冷原子噴泉的設計與配置
3．1．3激光-光學係統
3．1．4電子測控係統
3．2關鍵部件及其性能
3．2．1磁光阱
3．2．2 C場及其磁屏蔽組件
3．2．3微波諧振腔
3．2．4熒光收集器
3．2．5主、從激光器
3．2．6聲光調製器（AOM）
3．2．7 PC機控製係統
3．3飛行時間信號
3．3．1基本估算公式
3．3．2 TOF信號測量
3．4主要性能指標
3．4．1主要性能
3．4．2不確定度評估
第4章 原子鍾的高端應用
4．1 原子鍾在導航星和空間站的應用
4．1．1星載原子鍾的改進與更新
4．1．2新一代空間頻率基準
4．2用原子乾涉儀測量重力加速度
4．2．1工作原理
4．2．2裝置概要
4．2．3主要環節
4．2．4結果
4．3 2l世紀的時間頻率計量
4．3．1計量科學的革新
4．3．2導航航天及信息業應用
4．3．3新一代原子鍾和“天文鍾”
附錄：與原子鍾的發明和改進相關的諾貝爾物理學奬
參考文獻

作者介紹

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黃秉英，1961年畢業於武漢大學物理係，中國計量科學研究院研究員。長期從事原子鍾研究，近十年來緻力於冷原子鍾研製，由他主持物理設計的銫原子噴泉，成為我國第一颱冷原子鍾。已齣版著作《時間頻率的精確測量》（1986）；《計量測試技術手冊——第11捲時間頻率（1996）。

文摘

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序言

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好的，這是一本關於新一代原子鍾的圖書簡介，內容詳實，力求自然流暢： --- 《新一代原子鍾》圖書簡介 沉睡中的精確革命：探索時間測量的前沿疆界 時間，是宇宙最基本的尺度，也是人類文明進步的永恒標尺。從日晷的陰影到機械鍾錶的滴答聲，我們對時間的測量精度不斷突破人類想象的極限。然而，隨著現代科技對時間同步需求的日益嚴苛——無論是全球定位係統（GPS）、高速金融交易、還是基礎物理學實驗——傳統的計時標準已漸顯疲態。 《新一代原子鍾》正是一部深度聚焦於這場“精確革命”的權威著作。它不僅是一本技術手冊，更是一部描繪未來時間圖景的恢弘史詩。本書係統梳理瞭原子鍾技術的發展脈絡，深入剖析瞭當前主流的原子鍾技術路綫，並以嚴謹的科學態度，前瞻性地展望瞭下一代原子鍾所能帶來的顛覆性變革。 第一部分：精確的基石——從第一代到第三代原子鍾 本書伊始，作者首先為讀者構建瞭一個堅實的理論基礎。我們迴顧瞭第一代原子鍾——以銫原子束標準為代錶的頻率基準，探討瞭它們在定義“秒”的權威性背後的精妙物理原理。隨後，我們進入瞭第二代原子鍾時代：氫原子束鍾和銣原子鍾的崛起。作者詳盡比較瞭這兩種鍾在便攜性、穩定性和絕對精度上的優劣，解釋瞭它們如何在電信、導航和基礎科學研究中占據核心地位。 然而，精度永無止境。第三代原子鍾的突破，核心在於對原子能級的精細控製與量子電動力學效應的深入利用。本書用大量篇幅闡述瞭光泵浦原子鍾和原子振蕩器的原理。我們不僅探討瞭如何通過激光冷卻和囚禁技術，將原子置於近乎絕對零度的環境中以減少熱噪聲，更詳細解析瞭利用微波或光頻驅動激發原子能級的復雜過程。這種對環境噪聲的極緻抑製，使得頻率不確定度首次達到瞭令人震驚的 $10^{-15}$ 甚至更高水平。 第二部分：量子躍遷與囚禁之術——光晶格鍾的橫空齣世 全書的重點與核心，無疑是對光晶格鍾（Optical Lattice Clocks）的深度剖析。光晶格鍾被公認為下一代原子鍾的希望所在，它標誌著時間測量的精度將邁入光頻（相較於微波頻）時代，理論精度有望突破 $10^{-18}$ 量級。 作者以清晰的邏輯，首先介紹瞭光晶格鍾所依賴的“原子陷阱”技術。我們如何利用多維的、高度受控的激光束構建齣“光晶格”，如同一個微觀的原子監獄，將大量的中性原子（如鍶、鐿或鋁離子）精確地“釘”在晶格節點上，使其幾乎完全靜止。接著，本書詳細講解瞭“拉曼邊帶冷卻”和“光頻梳”技術。正是光頻梳，這座連接微波與可見光頻率的“階梯”，使得對超高頻率躍遷的直接計數成為可能，從而徹底擺脫瞭對傳統微波技術的依賴。 書中包含瞭大量關於係統誤差分析的原創性討論。例如，原子間的相互作用（如碰撞效應、多體效應）、激光的頻率噪聲、以及如何通過改變囚禁激光的頻率來補償電磁頻移（Stark Shift）的復雜校準過程。作者展示瞭如何通過精妙的實驗設計，將這些影響精度的“幽靈”一一捕捉並消除。 第三部分：應用前沿——精度背後的深遠影響 《新一代原子鍾》不僅關注“如何製造”更精確的時鍾，更著重探討“精確時間”將如何重塑我們的世界。 1. 基礎物理學的復興： 超高精度的原子鍾是檢驗基本物理理論的終極探針。本書探討瞭如何利用光晶格鍾進行檢驗洛倫茲不變性（Lorentz Invariance）、尋找第五種力的蛛絲馬跡，以及通過監測基本常數（如精細結構常數$alpha$）隨時間的變化來探索宇宙演化的新路徑。 2. 導航與定位的革命： 現有GPS係統的精度受限於相對論效應和信號延遲。下一代原子鍾，尤其是“可穿戴式原子鍾”和“衛星間光鍾同步係統”的開發，預示著無需依賴外部信號的、米級甚至亞厘米級的自主導航將成為現實。 3. 廣域時間同步與量子網絡： 隨著5G、6G網絡的部署，以及分布式量子計算的發展，對“統一時間基準”的要求前所未有。本書闡述瞭如何通過光縴網絡和量子糾纏技術，實現地麵時鍾間的遠程同步（Optical Clock Networks），這種同步精度將遠超現有的“協調世界時”（UTC）標準，為構建全球性的量子互聯網奠定時間基礎。 4. 地球物理學的革新： 極度靈敏的時鍾對重力場的變化極其敏感。本書介紹瞭如何利用原子鍾測量重力位勢的微小變化，從而實時監測地下水儲量、火山活動，甚至可以用來驗證廣義相對論的差異效應。 結語：時間測量的下一個百年 《新一代原子鍾》以其詳實的案例、前沿的理論和廣闊的視野，為物理學傢、工程師、信息技術專傢以及所有對時間本質著迷的讀者，提供瞭一張通往未來科技前沿的地圖。它揭示瞭，當我們試圖抓住時間最微小的顫動時，我們實際上正在觸摸宇宙最深層的秘密。這本書不僅記錄瞭人類在時間測量領域所達到的巔峰，更點燃瞭對下一個“秒”的定義——那可能是基於更精妙的量子效應，或完全齣乎我們意料的全新物理原理——的無限憧憬。 ---

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的震撼，更多是源於它在“人文關懷”與“硬核技術”之間達成的完美平衡。作者巧妙地將技術的發展融入到人類曆史的宏大敘事中，讓我們看到，每一次測量精度的提升，背後都牽動著科學傢們多年的心血和無數次的實驗迭代。我尤其喜歡其中穿插的那些關於科學傢個人奮鬥的小故事，它們為冰冷的數字增添瞭人性的溫度。雖然內容涉及大量前沿物理知識，但作者的行文極其流暢，仿佛在進行一場高質量的學術沙龍對話，讓人感覺親切而又受益匪淺。這本書讓我明白，頂尖的科學成果從來都不是孤立存在的，它們是建立在堅實的理論基礎和無數次細微調試之上的藝術品。它成功地激發瞭我對基礎科學的再次熱情，強烈推薦給所有對世界運行規律充滿好奇心的人。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我很少能對一本技術類書籍産生如此強烈的“沉浸感”。這本書的語言風格非常獨特，它既有科學的冷靜客觀，又飽含著對自然規律的無限敬畏。我尤其欣賞作者在處理不同曆史時期技術發展交叉點時的敘事手法。比如，當他描述經典物理學遇到瓶頸時，新理論是如何應運而生並最終被用來設計齣更精密的測量工具，那種戲劇性的轉摺處理得非常高明。閱讀過程中，我的思維仿佛跟著作者的思路在不斷加速和減速，時而沉浸在微觀粒子的不確定性中，時而又被宏大的工程應用所吸引。它沒有故作高深，而是用最誠懇的態度將復雜的原理攤開在你麵前，等著你去理解。讀完後，我對“精度”這個概念有瞭全新的敬畏之心，它不再是一個簡單的數值，而是一整套建立在深刻物理洞察之上的工程奇跡。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度遠超齣瞭我對“科普”的傳統理解。它不僅僅是介紹一種技術，更是在探討“時間”這個哲學命題在現代科學中的具體錶現形式。作者的筆觸非常老練，他沒有急於展示最終的成果，而是花瞭大量的篇幅去鋪陳前人在基礎理論上所做的掙紮與突破。特彆是關於量子效應如何被引入到時間測量中的那段描述，那種從宏觀到微觀的思維跨越，讀起來令人震撼。我喜歡這種層層剝繭的寫作手法，它讓我們明白瞭，任何尖端技術都不是憑空齣現的，而是無數次失敗、修正、再嘗試的纍積。書中的一些案例分析，比如如何利用這種技術來校準全球定位係統，或者在基礎物理實驗中扮演的角色，都展現瞭其巨大的現實意義。對我來說，這本書更像是一本關於“如何進行最高水準的科學研究”的指南，充滿瞭方法論上的啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是智慧的結晶，我一口氣讀完瞭，感覺自己的認知邊界被極大地拓寬瞭。作者在敘述上有一種魔力，能夠將那些看似晦澀難懂的物理概念，用一種近乎詩意的語言娓娓道來。尤其是關於時間測量精確度極限的探討部分，那種層層遞進的邏輯推演，讓人拍案叫絕。我以前總覺得“精確”是個很玄乎的詞，但讀完後，我對“納秒”、“皮秒”甚至更小的時間單位有瞭具象的認識，仿佛那些微小的跳動都清晰地呈現在眼前。書裏對基礎物理定律的深入淺齣地講解，更是讓我這個非專業人士也能領略到科學的魅力。它不是那種堆砌公式和術語的教科書，而是真正引導你思考，去體會人類探索未知世界的那份執著與浪漫。翻到後麵，作者對未來技術應用的展望，更是充滿瞭大膽的想象力，讀來令人心潮澎湃，對人類科技的未來充滿瞭信心。這本書不僅是知識的饋贈，更像是一次精神的洗禮。

評分☆☆☆☆☆

我通常對這種偏嚮硬核科學的讀物敬而遠之，總覺得會晦澀難懂，但這本讓我徹底改觀瞭。它的敘事節奏把握得極其精妙，讀起來毫不拖遝，像是在聽一位頂級科學傢在嚮你娓娓道來他最引以為傲的研究曆程。最讓我印象深刻的是其中關於“校準與誤差修正”那一章節，作者沒有簡單地羅列技術細節，而是通過大量的曆史案例和對比，生動地展示瞭人類是如何一步步從機械的鍾擺到原子的微觀振動中尋找穩定的錨點的。那種對細節的極緻追求和對科學嚴謹性的捍衛，通過文字清晰地傳遞瞭齣來。每當我覺得快要跟不上思路時，作者總能及時拋齣一個精妙的比喻，把我從迷霧中拉齣來，重新錨定在清晰的理解上。這本書的排版和插圖設計也值得稱贊，它們完美地輔助瞭文本的解釋，讓復雜的結構清晰可見。讀完閤上書本的那一刻，我仿佛覺得自己也參與瞭一場漫長的、追求絕對精確的偉大探索。