平凡人
第5楼2011/04/05
铯的应用——原子钟
在自然界里,铯的分布相当广泛,岩石、土壤、海水以至某些植物机体,到处都有它的“住地”。可是铯没有形成单独的矿场,在其他矿物中含量又少,所以生产起来很麻烦。一年下来,生产出的铯很少,“物以稀为贵”,现在铯比金子还贵。最准确的计时仪器用铯可以做成最准确的计时仪器——原子钟。一说到钟,你们自然明白这是一种计量时间的工具。人类的生活和生产活动离不开计时,想想看,如果有一天起床后,世界上所有的钟表都不翼而飞了,世界会变成什么样子呢?
过去,人们确定时间都拿地球的自转作为基准。地球是个天然的硫酸铯计时器,它每昼夜绕轴自转一周,寒来暑往,年年如此。人们把地球自转一周所需要的时间定为一天——二十四小时,它的八百六千四百分之一就是一秒,秒的时间单位就是这样来的。但是,后来人们发现,由于潮汐力等许多因素的影响,地球不是一个非常准确的“时钟”。它的自转速度是不稳定的,时快时慢。虽然这种快慢的差别极小,但累计起来,误差就很大了。
人们开始打破旧的传统习惯,大的一头不行,往小的一头探索。人们发现:铯原子的第六层——即最外层的电子绕着原子核旋转的速度,总是极其精确地在几十亿分之一秒的时间内转完一圈,稳定性比地球绕轴自转高得多。利用铯原子的这个特点,人们制成了一种新型的钟——铯原子钟,规定一秒就是铯原子“振动”9192601770次(即相当于铯原子的最外层电子旋转这么多圈)所需要的时间。这就是“秒”的最新定义。
利用铯原子钟,人们可以十分精确地测量出十亿分之一秒的时间,精确度和稳定性远远地扭过世界上以前有过的任何一种表,也超过了许多年来一直以地球自转作基准的天文时间。人类创造性的劳动得到了收获。大家知道,在我们日常生活里,只要知道年、月、日以至时、分、秒就可以了。但是现代的科学技术却往往需要精确地计量更为短暂的时间,比如毫秒(千分之一秒)、微秒(百万分之一秒)等 铯束管等。有了像铯原子钟这样一类的钟表,人类就有可能从事更为精细的科学研究和生产实践,比如对原子弹和氢弹的爆炸、火箭和导弹的发射以及宇宙航行等等,实行高度精确的控制,当然也可以用于远程飞行和航海。
铯原子的最外层电子极不稳定,很容易被激发放射出来,变成为带正电的铯离子,所以是宇宙航行离子火箭发动机理想的“燃料”。铯离子火箭的工作原理是这样的:发动机开动后,产生大量的铯蒸气,铯蒸气经过离化器的“加工”,变成了带正电的铯离子,接着在磁场的作用下加速到每秒一百五十公里,从喷管喷射出去,同时绘离子火箭以强大的推动力,把火箭高度推向前进。计算表明,用这种铯离子作宇宙火箭的推进剂,单位重量产生的推力要比现在使用的液体或固体燃料高出上百倍。这种铯离子火箭可以在宇宙太空遨游一二年甚至更久!
用铯作成的原子钟,可以精确的测出十亿分之一秒的一刹那,它连续走上三十万年,误差也不超过1s,精确度相当高.,另外,铯在医学上、导弹上、宇宙飞船上及各种高科技行业中都有广泛应用。铯是碱金属的一种。与水发生强烈反应,产生氢气、氢氧化物。生成的氢氧化铯是氢氧化碱中碱性最强的。