Een atoomklok is een klok die als basis voor zijn tijdmeting gebruikmaakt van de trillingen van elektronen in atomen. De frequentie van deze trillingen is zodanig constant en onafhankelijk van de omgeving, dat de afwijking van een atoomklok veelal slechts ongeveer 1 seconde per 5 miljard jaar bedraagt.

Atoomklok
Atoomklok

De meest gebruikte atoomklok is gebaseerd op het scheikundig element cesium. Dat is niet verwonderlijk, want de seconde is gedefinieerd aan de hand van dit element. Sommige atoomklokken gebruiken andere elementen, zoals rubidium of waterstof. Met Cesium kan de atoomtijd nauwkeuriger gemeten worden dan met de rotatie van de aarde.

Werking van de Atoomklok
Met behulp van een kwarts-oscillator worden radiogolven opgewekt met een frequentie dicht in de buurt van de frequentie van het atoom. Deze golven worden door de atomen geleid. Wanneer de frequentie van de radiogolf nauwkeurig overeenkomt met de frequentie van het atoom, treedt demping op van de radiogolven. Door nu de frequentie van de radiogolf in een kleine mate te moduleren, zal telkens wanneer de frequentie van het atoom wordt gekruist een dip optreden. De frequentie van de kwartsoscillator wordt nu zodanig bijgestuurd dat deze dip in het midden van de frequentiezwaai komt te liggen. De frequentie van deze kwartsoscillator is dan vergrendeld aan die van het atoom.

Atoomtijd en GPS
De belangrijkste toepassing voor de atoomtijd is het GPS-Systeem. Iedere GPS-satelliet heeft drie tot vier atoomklokken aan boord welke de tijd tot enkele nanosecondes bijhouden. Deze tijd wordt samen met de exacte positie van de satelliet meegestuurd in het GPS-Signaal. Dankzij deze data kan een GPS ontvanger uitrekenen wat de exacte positie is in drie dimensies.

DCF77 Tijdseinzender
In Duitsland wordt een tijdseinzender beheerd waarmee de atoomtijd gesynchroniseerd kan worden met wekkers, horloges, stationsklokken, verkeerslichten, schakelaars en andere apparaten die de juiste tijd gebruiken. Het Network Time Protocol (NTP) wordt gebruikt om computernetwerken van de juiste tijd te voorzien.

Plaats een Reactie