Hi,
ich hab mal ne ganz simple Frage. Wie kommt man bei der Definition einer Sekunde auf ausgerechnet 9 192 631 770 Schwingungen des Cäsiumatoms? Ich meine warum ausgerechnet Cäsium, und wieso ausgerechnet die oben genannte Zahl, und nicht zum Beispiel 10 000 000 000 Schwingungen?
Schon mal danke
Micha
Hallo Micha!
Es geht ja bei solchen Dingen darum, einen Zeitabschnitt oder eine Länge, Gewicht… möglichst exakt, allgemeingültig und beständig festzulegen. Die „Sekunde“ war ja schon früher da (mal salopp ausgedrückt), also schon vor dieser Definition. Früher war eine Sekunde der 86400. Teil eines mittleren Sonnentages des Jahres 1900. Das das nicht sooo genau ist (also genau im Sinne von einigen Nachkommastellen…) kann man sich vorstellen. Die neue Definition versucht einfach nur, eine Sekunde noch genauer zu definieren bzw. auszudrücken und das ist dann das 9…-fache der Periode einer bestimmten von Cäsium emittierten Strahlung. Man kann sich also nicht willkürlich für eine Zahl entscheiden (z.B. deine 10Mrd., wäre ja dann länger als eine Sekunde…). Warum man sich für Cäsium entschieden hat kann ich dir nicht genau sagen, ich glaube aber, dass es daran liegt, dass die Periode dieser besagten Strahlung ziemlich konstant ist.
(andere Def. im MKSA-System: 1 Meter: Länge der Strecke, die Licht im Vakuum während 1/299792458 s durchläuft; 1 Kg: in Paris aufbewahrtes „Urkilogramm“ (aus Platin-Iridium)
Hoffe ich konnte dir weiterhelfen,
schönen Gruß
Andre
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Danke
Hi,
ich danke für diese ausführliche Antwort.
Micha
Hi Micha,
warum es das 9192… fache einer bestimmten Schwingung ist, hat André schon erklärt, warum es Cs ist versuche ich mal.
Es liegt einfach daran, das dieser Übergang, der dort beobachtet wird, bei Cs relativ einfach zu beobachten ist, weil Cs als schwerstes Alkalimetall die niedrigste Ionisationsenergie aller Metalle besitzt. Bei anderen Metallen wäre es auch möglich, aber eben mit einem größeren Aufwand.
Gandalf
Hallo
Ich weiß zwar nicht , ob es stimmt , was Du sagst , und vor allem weiß ich nicht , wie man diese Cäsiumfrequenz überhaupt zählen kann ! Ein größeres technisches Problem .
Nun , das das Cäsium oder ein anderes Atom genau 10 000 000 000 Schwingungen pro Sekunde vollführe , wäre wohl reiner Zufall .
Ich könnte mir nur vorstellen , das man mit einem Laser eines gekühlten Mediums aus einem einzelnem Isotop und einem weiteren ähnlichem Laser eine Interferenz erzeugen kann , welche dann schon eher meßbar ist .
Sich am Kopf kratzt
MfG
Matthias
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Frequenz
Ich weiß zwar nicht , ob es stimmt
Das wird schon stimmen.
allem weiß ich nicht , wie man diese Cäsiumfrequenz überhaupt
zählen kann ! Ein größeres technisches Problem .
Naja. Jeder der zuhause einen Satelliten-Reciever hat, hat ein Geraet, welches selbiges in der Leistungsklasse (bezueglich Frequenz) tut: Die Satelliten-Programme werden auch auf Frequenzen von mehreren Gigahertz abgestrahlt. Eingebaut in einen elektrischen Schwingkreis musz man nur noch dessen Resonanzfrequenz finden - und voila, da hat man’s. Schwingt ersteinmal der elektrische Schwingkreis mit der Frequenz ist’s kein Problem mehr, das anderswo auszukoppeln.
Die technische Schwierigkeit ist eher die Genauigkeit der Messung bzw. des Findens der Resonanzfrequenz und die dazu benoetigte Genauigkeit der Eigenschaften der anderen Bauelemente des Schaltkreises - aber man kann nichts genauer Messen als die Zeit (10^-18 Sekunden oder so ist moeglich mittels Messung der Phasenverschiebung). Ich will’s nicht klein reden, aber eine Masse so akurat zu bestimmen ist nicht moeglich.
Gruss
Ingo
Hallo Micha,
ich hab mal ne ganz simple Frage. Wie kommt man bei der
Definition einer Sekunde auf ausgerechnet 9 192 631 770
Schwingungen des Cäsiumatoms? Ich meine warum ausgerechnet
Cäsium, und wieso ausgerechnet die oben genannte Zahl, und
nicht zum Beispiel 10 000 000 000 Schwingungen?
Es geht ja bei solchen Dingen darum, einen Zeitabschnitt oder eine Länge, Gewicht… möglichst exakt, allgemeingültig und beständig festzulegen. Die „Sekunde“ war ja schon früher da (mal salopp ausgedrückt), also schon vor dieser Definition. Früher war eine Sekunde der 86400. Teil eines mittleren Sonnentages des Jahres 1900. Das das nicht sooo genau ist (also genau im Sinne von einigen Nachkommastellen…) kann man sich vorstellen. Die neue Definition versucht einfach nur, eine Sekunde noch genauer zu definieren bzw. auszudrücken und das ist dann das 9…-fache der Periode einer bestimmten von Cäsium emittierten Strahlung. Man kann sich also nicht willkürlich für eine Zahl entscheiden (z.B. deine 10Mrd., wäre ja dann länger als eine Sekunde…). Warum man sich für Cäsium entschieden hat kann ich dir nicht genau sagen, ich glaube aber, dass es daran liegt, dass die Periode dieser besagten Strahlung ziemlich konstant ist.
(andere Def. im MKSA-System: 1 Meter: Länge der Strecke, die Licht im Vakuum während 1/299792458 s durchläuft; 1 Kg: in Paris aufbewahrtes „Urkilogramm“ (aus Platin-Iridium)
Es geht auch darum, dass jedes „Amt für Masse und Gewichte“, ist in Deutschland die PTB, die Möglichkeit hat das auch nachzumessen. Heute hat jedes solches Amt auf der Welt, meist mehre, Cäsium-Atom-Uhren und deshalb müssen auch alle gleich vorgehen.
Unsere Einheiten sind alle willkürlich festgesetzt worden. Wieso hat man den Tag in 24 Stunden aufgeteilt und nicht z.B. in 36?
Als die Elle noch das Mass der Länge war, hatte fast jede Stadt in Europa eine eigen Ur-Elle und die waren sehr unterschiedlich!
Durch den Handel kam dann das Problem, dass man diejenige Menge welche man schriftlich Bestellt hatte auch bekommen wollte.
Früher war es so, dass das Ur-Meter und -Kilogramm in Paris (da ist der alte Napoleon schuld dran) lagen und man musste dann immer nach Paris reisen, um „sein“ nationales Mass dort zu vergleichen. Für das Kilogramm ist dies immer noch nötig, aber für die anderen Masse hat man Heute andere definitionen gefunden:
Unter http://www.ptb.de/de/wegweiser/_index.html findest du genauere Angaben.
MfG Peter(TOO)
Hi Michael und die anderen,
um alle Klarheiten zu beseitigen, hab ich mal wieder den Römpp bemüht und folgenden Artikel kopiert:
Atomuhr
Bez. für einen Frequenzstandard höchster Genauigkeit, bei dem zur Messung der Zeit bestimmte Eigenschwingungen von Atomen od. Mol. ausgenutzt werden. Da diese Eigenschwingungen orts- u. zeitinvariant u. auch von äußeren Einflüssen fast unabhängig sind, eignen sie sich zur Definition eines prim. Zeitstandards. Die größte metrolog. Bedeutung besitzt die Cäsium-A., bei der in einem Atomstrahl beim Durchfliegen zweier Ablenkmagnete ein Hochfrequenzübergang induziert wird; durch Rückkopplung wird die Übergangsfrequenz stabilisiert. Die mit der Cs.-A. erreichte relative Unsicherheit beträgt Dt/t é 10–14. Die 13. Konferenz für Maße u. Gew. definierte im Okt. 1967 die Sekunde als das 9 192 631 770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstruktur-Niveaus des Grundzustandes des Nuklides Cäsium-133 entsprechenden Strahlung. Die für die Zeitangabe in der BRD wichtige A. befindet sich in der Physikalisch-technischen Bundesanstalt in Braunschweig. Ähnlich präzise arbeiten die Rubidiumuhr (87Rb mit 6,8 GHz) u. der Wasserstoffmaser (1,42 GHz, s. Maser). Kommerzielle A. haben eine Frequenzinstabilität Df/f von einigen 10–12. Die weltweite Vernetzung von Rechenanlagen erfordert heute auch eine Synchronisation der A., bezüglich deren techn. Realisierung s. Lit.
Lit.: Naturwiss. Rundsch. 40, 239 (1987) ï Phys. Unserer Zeit 25, 188–198 (1994); 26, 60–68 (1995) ï Spektrum Wiss. 1993, Nr. 9, 32–40.
E atomic clocks
F horloges atomiques
I orologi atomici
S reloj atómico
Quelle: Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999
Gandalf