วันศุกร์ที่ 25 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554
วันอังคารที่ 22 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554
วันอาทิตย์ที่ 20 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2554
นาฬิกาอะตอม (Atom Clock)
นาฬิกาอะตอม (Atom Clock) ออกแบบโดย Britain's National Physical Laboratory ในปี ค.ศ. 1955 โดยธาตุ Cesium- 33 จะถูกให้ความร้อน ในเตาควบคุม ทำให้อะตอมที่มีความเร็วสูง วิ่งผ่านแม่เหล็กอะตอม ที่สามารถดูดกลืนพลังงานได้ เมื่อผ่านคลื่น Microwave จะปลดปล่อยพลังงานออกมา ที่ความถี่ 9,192,631,770 รอบต่อวินาที
อะตอมบางส่วน ที่ปลดปล่อยพลังงานออกมา จะเคลื่อนที่ผ่านต่อไปยังแม่หล็ก ก่อนจะถึงตัวดักจับ (Detectors) ซึ่งจะวัดพลังงานที่ได้ ไปปรับเพิ่มค่าความถี่ของ Microwave จนกว่าค่าความถี่ของ Microwaveจะเท่ากับ ความถี่ในการปลดปล่อยพลังงานของ Cesium-33 ซึ่งจะทำให้ Detectors วัดพลังงานได้สูงสุด ซึ่งความถี่จะมีค่าคงที่
ต่อมาในปี ค.ศ. 1967 ในการประชุมเรื่องมาตรฐานหน่วยวัด ได้มีการกำหนดให้ 1 วินาที เท่ากับ "ช่วงเวลา ที่ Cesium-33 รับ และปลดปล่อยพลังงาน ในการเปลี่ยนระดับสถานะครบ 9,192,631,770 รอบ" ซึ่งกลายมาเป็นหน่วยมาตรฐานเวลา ในระบบ SI ในปัจจุบัน
นาฬิกาควอทซ์ (Quartz)
นาฬิกาแบบควอทซ์ ได้ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1927 โดย Warren A. Marrison และ J.W. Horton โดยอาศัยหลักการสั่นสะเทือน (Vibratian) ของผลึก (Quartz Crystal) ที่มีค่าคงที่
ก่อนที่จะมีการค้นพบนาฬิกาควอทซ์นั้น ได้มีการกำหนดให้ 1 วินาที คือ 1/86,400 ของช่วงเวลาเฉลี่ยใน 1 วัน (One mean solar day) ซึ่งเป็นระยะเวลาเฉลี่ย ที่โลกหมุนรอบตัวเอง ใน 1 วัน
จากการที่ควอทซ์มีการสั่นสะเทือนมีค่าคงที่ ทำให้มีการนำเอาควอทซ์ มาใช้อ้างอิง ในการรักษาค่าเวลา
นาฬิกาควอทซ์ อาศัยพลังงานจากแบตเตอรี่ ทำให้ตัวมันเองสั่นสะเทือน โดยที่แผงวงจรควบคุม จะนำมาใช้อ้างอิง เพื่อปล่อยกระแสไฟฟ้า ไปยังขดลวด (Coil) เพื่อทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นในขดลวด เหนี่ยวนำให้ชุดกลไก ในนาฬิกาเกิดการหมุน โดยที่แผงควบคุม จะปล่อยกระแสไฟฟ้า เป็นช่วงเวลาคงที่ เป็นการอาศัยหลักการสั่น สะเทือน เปลี่ยนมาเป็น การเคลื่อนที่ทางกลอย่างสมบูรณ์
ถึงอย่างไรก็ตาม นาฬิกาควอทซ์ก็ยังมีข้อจำกัด เนื่องจากอุณหภูมิ จะมีผลต่อค่าคงที่ ของการสั่นสะเทือนได้ แม้ว่าจะไม่มากก็ตาม
นาฬิกาลูกตุ้ม (Pendulum Clock)
นาฬิกาลูกตุ้ม เป็นวิวัฒนาการ ที่เอาหลักการของนาฬิกาแบบน้ำหนักถ่วง มารักษาสมดุลของการหมุน โดยใช้การแกว่งของลูกตุ้ม เพื่อให้เวลาที่เดินคงที่ยิ่งขึ้น
หลักการแกว่งของลูกตุ้ม ที่แกว่งกลับไปกลับมา เราเรียกว่า Simple Pendulum ถูกสังเกต และค้นพบโดยกาลิเลโอ (Galileo) ตั้งแต่ราวปีค.ศ. 1580 โดยกาลิเลโอพบว่า ช่วงเวลา (หรือคาบ) ที่ลูกตุ้มแกว่ง จะมีค่าคงที่ ไม่ว่าลูกตุ้มจะแกว่งเร็ว หรือช้าก็ตาม กาลิเลโอได้พยามยาม นำเอาหลักการแกว่งของลูกตุ้ม ไปใส่ในนาฬิกา ตั้งแต่ราวปี ค.ศ. 1640 (ก่อนกาลิเลโอจะเสียชีวิต 1 ปี) แต่ไม่สำเร็จ
บุคคลแรก ที่สามารถนำเอาหลักการของการแกว่ง (Pendulum) รวมกับหลักการ ของการรักษาสมดุลนาฬิกา โดยใช้ Escape Wheel ได้สำเร็จ คือ นักดาราศาสตร์ชาวดัชท์ ชือ Christiaan Huygens โดยสามารถประดิษฐ์นาฬิกาลุกตุ้ม เรือนแรกของโลกได้ ในปี ค.ศ. 1656
ในปีค.ศ. 1671 ได้มีการออกแบบ Pallot ใหม่ ให้เขี้ยวเป็นรูปกว้านสมอ (Anchor) เพื่อที่จะเหวี่ยง และล๊อคกลับไปกลับมาได้ดียิ่งขึ้น ทำให้นาฬิกา ที่รักษาสมดุลของการแกว่ง โดยใช้ลูกตุ้ม มีความแม่นยำยิ่งขึ้น โดยผิดพลาดเพียง ไม่กี่วินาทีต่อวันเท่านั้น
ในช่วงแรก พลังงานหลักที่ใช้ขับนาฬิกาลูกตุ้ม ยังคงใช้น้ำหนักถ่วง (Weight-Driven) ซึ่งต่อมา Huygen's ได้พัฒนา มาเป็นใช้ขดลวดสปริง (Coil Spring) และต่อมา ได้มีการพัฒนา เป็นแบบใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ในปี ค.ศ. 1906 ในภายหลัง
นาฬิกาสปริง (Spring-Driven Clock)
นาฬิกาสปริง เป็นนาฬิกาที่สามารถลดขนาดของนาฬิกา ที่เดิมมีขนาดใหญ่ ให้เล็กลงมา ซึ่งต่อมา ได้พัฒนา จนกลายเป็นนาฬิกาข้อมือ (Watches) ในช่วงปลายคริสตศตวรรษที่ 15
ในสมัยแรก ได้มีการใช้ขดลวดมาขดเป็นสปริง เพื่อหมุนนาฬิกา แทนการใช้น้ำหนักถ่วง ซึ่งข้อดีคือ ทำให้นาฬิกา มีขนาดเล็กลงได้ แต่ข้อเสียคือ เวลาที่เดินจะไม่คงที่ โดยนาฬิกาจะเดินเร็วในช่วงแรก เนื่องจากแรงสปริงยังมีมาก และเดินช้าลงเรื่อยๆ เมื่อสปริงเริ่มคลาย
ต่อมาในปี ค.ศ. 1674-5 นักดาราศาสตร์ชาวดัสท์ ชื่อ Christiaan Huygens ได้เพิ่ม Balance Spring เข้าไปอีกตัว เพื่อถ่วงสมดุลของนาฬิกา ให้นาฬิกาเดินคงที่ขึ้น โดยอาศัยหลักการของ Escape Wheel และ Pallet (ตัวล๊อค) คล้ายกับในนาฬิกาแบบน้ำหนักถ่วง Escape Wheel ซึ่งหมุนและผลัก Pallet ให้ขยับจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง โดยมี Balance Spring คอยผลักให้กลับไปอีกด้านหนึ่ง สลับไปสลับมา ทำให้จังหวะในการหมุนของนาฬิกา คงที่ได้
นาฬิกาน้ำหนักถ่วง (Weight-Driven Clock)
เป็นนาฬิกากลไกแบบแรกของโลก แม้ว่า จะไม่มีหลักฐานของที่มา หรือการค้นพบ แต่นาฬิกาแบบน้ำหนักถ่วง ที่เก่าแก่ที่สุด สร้างขึ้นในประมาณ ปี ค.ศ. 1309 ที่หอโบสถ์ St.Eustorgio ใน Milan, Europe
นาฬิกาน้ำหนักถ่วง อาศัยพลังงาน จากแรงโน้มถ่วงของโลก ในการดึงก้อนน้ำหนัก (Driving Weight) ลง แล้วทำให้กลไกของเกียร์หมุน
หัวใจหลักของตัวกำหนดเวลา คือ การค่อยๆ ขยับของ Escape Wheel ซึ่งเมื่อชุดกลไกหมุน Escape Wheel ก็จะหมุนตาม และผลักให้เขี้ยวล๊อค (Pallet) หมุนชุด Foliot ตามระหว่างที่ชุด Foliot หมุน Pallet ซึ่งมี 2 ตัว จะผลักกันล๊อค Escape Wheel ไว้เป็นช่วงเวลาคงที่ ทำหน้าที่ถ่วงสมดุล ไม่ให้น้ำหนักของก้อนน้ำหนัก หมุนเร็วเกินไป และจากการล๊อคของ Pallet 2 ตัว ทำให้เกิดเป็นเสียง ติ๊ก-ต๊อก (Tick-Tock) ในนาฬิกาขึ้นนั่นเอง
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)