中國的漏刻,在很長的歷史時(shí)期內(nèi),一直是世界上最精確的計(jì)時(shí)器。經(jīng)考證大約在西漢中期,中國漏刻的計(jì)時(shí)精確度比14世紀(jì)歐洲的機(jī)械鐘還高。東漢以后,漏刻的日誤差大多在20秒以內(nèi)。采用百分?jǐn)?shù)表示,計(jì)時(shí)器精度約0.02%!歐洲直到18世紀(jì)機(jī)械鐘的精確度才開始超過漏刻。
圖1所示為西漢漏壺,上刻銘文“千章銅漏一,重三十二斤”“和平二年”(公元前27年)“四月造”。圖2所示為元代延佑三年(公元1316年)造四級式漏刻,由日壺、月壺、星壺和受水壺組成。
圖1 古代高精度計(jì)時(shí)器-西漢漏壺
圖2 古代高精度計(jì)時(shí)器-元代四級式漏刻
時(shí)間是七個(gè)國際基本物理量之一,現(xiàn)代計(jì)時(shí)器精度可以達(dá)到非常高,存放在中國計(jì)量科學(xué)研究院的“NIM4#激光冷卻—銫原子噴泉時(shí)間頻率基準(zhǔn)裝置”的精度可達(dá)5e-15。
IM4#激光冷卻—銫原子噴泉時(shí)間頻率基準(zhǔn)裝置由物理真空系統(tǒng)、激光光學(xué)系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)、微波系統(tǒng)組成。6束激光將高真空氣室中的銫原子冷卻并上拋,銫原子在上拋和下落過程中2次與微波作用,發(fā)生狀況改變。晶振5MHz信號經(jīng)倍頻綜合到銫原子躍遷的微波頻率上,通過檢測銫原子與微波作用后的狀態(tài),可將晶振的頻率準(zhǔn)確地鎖定地銫原子的躍遷頻率上。實(shí)際工作中由于銫原子總處于非理想狀態(tài),產(chǎn)生一定的頻移,通過嚴(yán)格的不確定度評定,對產(chǎn)生的頻移進(jìn)行修正,使基準(zhǔn)鐘輸出準(zhǔn)確的頻率量值。