Besaran Waktu

Salah satu besaran fisika yang telah kita kenal ialah waktu. Satuan Internasional untuk besaran waktu ialah sekon (s). Satu sekon ini didefinisikan sebagai "The duration of 9 192 631 770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium-133 atom. [13th CGPM (1967), Resolution 1]". Kaprikornus satu sekon ialah selang waktu yang diharapkan oleh atom sesium-133 untuk melaksanakan getaran sebanyak 9 192 631 770 kali dalam transisi dari energi tingkat kedua ke tingkat energi dasarnya. Satu sekon juga merupakan waktu yang diharapkan medan  elektromagnetik untuk menyebar sejauh 299.792.458 meter dalam ruang hampa. 

Alat - alat ukur besaran waktu diantaranya adalah:


1. Jam matahari.
Sesuai dengan namanya, jam matahari sanggup mengukur menurut perjalanan banyangan matahari. Jam matahari tertua ialah obelisk (3500 SM) dan jam bayangan (1500 SM) dari peradaban Mesir dan Babilonia. 

Penggunaan jam ini hanya terbatas pada siang hari saja. 

2. Jam pasir
Jam ini terdiri dari dua tabung gelas yang terhubung dan salah satunya diisi denga pasir halus. Pasir mengalir dari tabung bab atas ke tabung bab bawahnya melalui celah sempit. Setelah tabung bab bawah penuh, maka jam pasir sanggup dibalik. 

Jam pasir analog

Jam pasir digital

Jam pasir ini sering dipakai untuk pola waktu pelayanan masakan siap saji, ujian praktek, dan pola lamanya memasak. 
3. Jam analog / digital (arloji)
Alat ukur waktu ini paling familiar alasannya sering kita gunakan dalam kehidupan sehari - hari. Ada beberapa jenis jam yang sering kita gunakan:

Jam Analog (jam dinding)

Jam Analog (jam tangan)

Jam Digital

Alat ukur waktu ini memakai satuan jam, menit, dan detik dengan konversi sebagai berikut: 1 jam = 60 menit, 1 menit = 60 detik, 1 jam = 3600 detik.

4. Stopwatch
Stopwatch dipakai untuk mengukur lamanya waktu yang diharapkan dalam suatu kejadian. Misalkan untuk mengukur waktu yang diharapkan oleh seorang atlet lari dalam menempuh 100 m atau waktu yang diharapkan bandul untuk bergerak harmonik.

Stop watch digital

Stop watch analog

5. Jam atom

Jam atom ialah sebuah jenis jam yang memakai standar frekuensi resonansi atom sebagai penghitungnya. Jam atom awal ialah maser dengan peralatan lainnya. Standar frekuensi atom terbaik kini ini menurut fisika yang lebih maju melibatkan atom cuek dan air mancur atomik.

Maser untuk acuan frekuensi memakai ruangan (atau chamber) berbinar berisi gas terionisasi, pada umumnya caesium, alasannya caesium ialah elemen yang dipakai di dalam definisi resmi detik internasional.

Sejak tahun 1967, Sistem Satuan Internasional (SI) telah mendefinisikan detik sebagai 9.192.631.770 getaran dari radiasi yang berafiliasi dengan transisi antara dua tingkat energi dari ground state atom Caesium-133. Definisi ini menciptakan osilator caesium (yang sering disebut jam atom) sebagai standard utama untuk waktu dan pengukuran frekuensi (lihat standard caesium). Kuantitas lain, menyerupai volt dan meter, berpegang pada definisi detik sebagai bab dari definisinya.

Isi dari jam atom ialah sebuah microwave cavity (lubang resonansi) yang berisi gas terionisasi, sebuah oscillator microwave tertala (tunable), dan sebuah feedback loop yang dipakai untuk menyetel oscillator ke frekuensi yang paling sempurna dari karakteristik penyerapan (penyerapan) yang ditentukan oleh sikap masing-masing atom.

Sebuah pemancar microwave mengisi ruangan dengan gelombang radio bangkit (standing wave). Saat frekuensi radio bertepatan dengan frekuensi transisi hyperfine dari caesium, atom caesium tersebut menyerap gelombang radio dan selanjutnya memancarkan cahaya. Gelombang radio menciptakan elektron menjauh dari nukleus. Saat elektron kembali ke bersahabat nukleus, alasannya gaya tarik muatan yang berbeda, elektron tersebut bergetar sebelum berdiam diri di daerah yang baru. Perpindahan ini menyebabkan pancaran cahaya, yang sebetulnya ialah getaran listrik dan magnetisme.

Sebuah fotosel mendapatkan cahaya tersebut. Saat cahaya itu meredup alasannya frekuensi rangsangan telah bergeser dari frekuensi resonansi, peralatan elektronik diantara fotosel dan pemancar radio menyetel frekuensi pemancar radio itu.

Proses penyetelan inilah letak sebagin besar kompleksitas sistem ini berada. Penyetelan mencoba untuk menghilangkan dampak samping, menyerupai frekuensi dari transisi elektron yang lain, distorsi dalam medan kuantum dan dampak suhu dalam prosedur tersebut. Sebagai contoh, frekuensi radio itu diubah-ubah secara sinusoida untuk membentuk modulasi sinyal di fotosel. Sinyal dari fotosel kemudian sanggup didemodulasi untuk dipakai sebagai kontrol terhadap pergeseran jangka panjang di frekuensi radio. Dengan demikian, sifat-sifat ultra-akurat dari kuantum mekanika dari frekuensi transisi atom caesium sanggup dipakai untuk menyetel oscillator microwave ke frekuensi yang sama (kecuali untuk kesalahan eksperimentasi yang kecil). Dalam prakteknya, prosedur feedback dan pemantauan ialah jauh lebih kompleks dari yang dijelaskan di atas. Saat jam gres dihidupkan, jam tersebut memakan waktu yang usang sebelum sanggup dipercaya.

Sebuah penghitung menghitung jumlah gelombang yang dibentuk oleh pemancar radio. Sebuah komputer membaca penghitung, dan menghitungnya untuk merubah angka tersebut kedalam sesuatu yang kelihatannya menyerupai dengan jam digital atau gelombang radio yang dipancarkan. Tentu saja, yang sebetulnya menjadi jam ialah prosedur cavity, osilator, dan feedback loop yang menjaga standar frekuensi yang mana menjadi dasar jam tersebut.

Sejumlah metode lain dipakai untuk jam atom untuk keperluan lainnya. Jam Rubidium sangat disuka alasannya harganya murah, dan ukurannya yang kecil (standard komersial sekecil 400 cm3), dan kestabilitasan jangka pendeknya. Jam-jam ini banyak dipakai dalam aplikasi-aplikasi komersial, portable, dan angkasa luar. Maser hidrogen (sering buatan Rusia) mempunyai stabilitas jangka pendek yang tangguh dibandingkan dengan standard lain, namun mempunyai kelemahan dalam akurasi jangka panjang.

Sering, satu standar dipakai untuk memperbaiki standard lainnya. Sebagai contoh, sebuah aplikasi komersial memakai standar Rubidium yang dipautkan ke sebuah peserta GPS. Sistem ini mempunyai ketangguhan akurasi jangka pendek, dengan akurasi jangka panjang setara ke standard nasional waktu Amerika Serikat.

Umur standar ialah sebuah duduk kasus penting. Standard modern Rubidium sanggup bertahan lebih dari sepuluh tahun, dan menghabiskan ongkos sekecil US $50. Tabung acuan Caesium sangat cocok untuk standar nasional, ketika ini infinit hingga tujuh tahun, dan menghabiskan ongkos seharga US $35.000. Standard Hidrogen sanggup infinit sepanjang umur.

Sumber:

http://www.simetric.co.uk

http://whatis.techtarget.com

http://en.wikipedia.org

Sumber http://fisikasma-online.blogspot.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: