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從日晷,圭表到原子鐘 我國古代的天文觀測一直居于世界領先地位,天文學家們發明了許多先進的天文觀測儀器,在國慶假期,有的同學來到北京古觀象臺,參觀了這些古代的觀測儀器。
小杜同學看到了日晷,他了解到日晷是利用太陽投射的影子來測定時刻的裝置,它通常由銅制的指針和石制的圓盤組成,隨著時間推移,晷針的影子由西向東不斷移動,就像是現代鐘表的指針,晷面則是鐘表的表面,以此來顯示時刻。不過,它在陰天和晚上是不能使用的。
小武同學發現了圭表,通過查閱資料,他有了更進一步的認識。
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圭表(如圖1所示)包括圭和表兩部分,正南北方向平放的尺,叫作圭,直立在平地上的標竿或石柱,叫作表,圭和表相互垂直。
依據圭表正午時表影長度的變化,就能推算出二十四節氣,依據表影長短的周期性變化,就能確定一回歸年的天數。由于日光散射和漫反射的影響,早期圭表的表影邊緣模糊不清,影響了測量表影長度的精度。
為了解決上述問題,元代天文學家郭守敬采取理論與實踐相結合的科學方法,對圭表進行了一系列改進與創新。他將表的高度增加,并且在表頂加一根架空的橫梁,使表高變為傳統表高的五倍。這樣,測量時,把傳統的確定表影端的位置變為確定梁影中心的位置,提高了測量影長的精度。郭守敬又利用小孔成像的原理,發明了景符,利用景符可以在圭面上形成太陽和橫梁的清晰像(如圖2所示),這樣就可以精確的測量表的影長了。這些措施成功解決了圭表發明以來,測影時“虛景之中考求真實”的困難。
計時工具大多是以某種規則運動的周期(完成一次規則運動所用的時間)為基準計時的,比如日晷以日地相對運動的周期為基準;機械擺鐘以擺的振蕩周期為基準;石英鐘以石英晶體有規則的振蕩周期為基準。選作時鐘基準的運動周期越穩定,測量時間的精準度就越高,基于此科學家制造出了原子鐘(如圖3所示)。它以原子釋放能量時發出電磁波的振蕩周期為基準,由于電磁波的振蕩周期很穩定,使得原子鐘的計時精準度可達每百萬年才差1秒。
人們通常選取自然界中比較穩定、世界各國都能接受的事物作為測量標準。正是由于原子輻射電磁波振蕩周期的高穩定性,適合作為時間的測量標準,于是在1967年,國際計量大會將“1秒”重新定義為銫133原子輻射電磁波振蕩9192631770個周期的持續時間。時間單位“秒”作為國際通用的測量語言,是人類描述和定義時空的標尺。
請根據上述材料,回答下列問題:
(1)原子鐘可以作為時間同步的基準鐘,依據的是原子輻射電磁波振蕩周期的 高穩定性高穩定性。
(2)下列物體相比較,最適合提供計時基準的是 AA。(填寫正確選項前的字母)
A.擺動的小球
B.沿直線運動的汽車
C.靜止的書本
(3)日晷、圭表和景符,都包含了一個相同的光學原理,這就是 光的直線傳播光的直線傳播。請你再列舉一個包含該光學原理的事例。
【答案】高穩定性;A;光的直線傳播
【解答】
【點評】
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發布:2024/10/4 6:0:3組卷:62引用:1難度:0.7
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