鐘表最明顯的作用就是記錄時間，所有的鐘表都是通過計數“諧振器”的“刻度”來做到這一點的。
在擺鐘中，諧振器是鐘擺，并且時鐘中的齒輪通過計數鐘擺的諧振（來回擺動）來跟蹤時間。擺錘通常以每秒一次的擺動頻率共振，時鐘的精度由諧振器在指定頻率的精度決定，精度最高的也隻有每年一分鐘左右的誤差。原子鐘是使用原子的諧振頻率作為其諧振器的時鐘，其精度高達兩千萬年才誤差一秒。基本上，原子在吸收或發射能量時會出現共振或“振動”。
原子由原子核與外層電子組成，原子核帶正電，帶負電的電子繞着原子核運動。元素中的電子都處于不同的能級，即它們與原子核的距離不同。但是在每個元素中，電子隻能處于一個特定的能級或“軌道”。
當電子吸收能量時，它們會躍遷到更高的能量狀态（将其看成是遠離原子核）。當電子釋放能量時，它們會躍遷到較低能量狀态（将其看成是接近原子核），損失的能量作為電磁輻射（微波、光波等）被釋放出來。能量狀态之間的這種躍遷就是原子鐘要測量的“振蕩”。
這種方法的優點是原子以非常一緻的頻率諧振。原子鐘使用铯，每個铯原子都會以完全相同的頻率共振，铯-133每秒振蕩9192631770周期。這種精度與其他類型的時鐘完全不同，因為它不受像溫度這樣的環境問題的影響——這就是原子鐘如此精确的原因。
所以用铯我們的時鐘可以精确到1/9192631770秒！
如何制造铯原子鐘？
為了制造原子鐘，首先加熱铯，使得原子沸騰，沿着保持高真空的管道傳送。首先，它們通過一個磁場，能篩選出處于合适能量狀态的原子。然後，它們通過一個很強的微波場。微波能量的頻率在一個較小頻率範圍内向後和向前掃描，使得在每個周期中的某一點，穿過恰好9192631770赫茲的頻率。微波發生器的範圍已經接近這個精确的頻率，因為它來自一個精确的晶體振蕩器。當铯原子接收了頻率完全精确的微波能量時，它将改變其能量狀态。
在管道的遠端，另個一磁場把已改變能量狀态的原子分離出來，前提是該微波場處于完全精确的頻率。管道端部的探測器檢測出與其撞擊的铯原子數比例，因此當微波頻率完全精确時，結果達到峰值。然後，用該峰值進行必要的微小校正，以使晶體振蕩器和微波場在頻率上達到準确。最後将該鎖定頻率除以9192631770，就得到現實中所需的每秒一個脈沖。
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