原子惯性器件的基本工作原理及主要特点分解
高考物理原子必考知识点总结
高考物理原子必考知识点总结在高考物理考试中，原子物理是一个必考的知识点。
了解原子物理的基本概念和相关原理，掌握一些基本计算方法，对于顺利完成物理题目至关重要。
本文将对高考物理原子必考的知识点进行总结。
1. 原子结构原子结构是原子物理的基础。
原子由质子、中子和电子组成。
质子和中子构成了原子核，而电子围绕在原子核外部的轨道上。
2. 质子数和电子数质子数通常等于电子数，一个稳定的原子内，正电荷和负电荷相等，使得原子整体是电中性的。
3. 同位素和质量数同位素是指具有相同质子数但质量数不同的原子。
质量数是指原子核中质子和中子的总数。
4. 原子的电离原子发生电离意味着它失去或获得电子。
当原子失去电子时，它会变成正离子；当原子获得电子时，它会变成负离子。
电离过程对于理解离子化合物的形成和电解质的行为至关重要。
5. 原子核的稳定性原子核的稳定性决定了原子是否具有放射性。
通过了解原子核的稳定性规律，可以判断某个核素是否具有放射性以及它的衰变方式。
6. 放射性衰变放射性衰变是指原子核自发地转变为另一种原子核的过程。
常见的放射性衰变有α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放出一个α粒子，质量数减少4、原子序数减少2；β衰变是指原子核衰变成另一个元素，电子从原子核中发射出来；γ衰变是指原子核释放出γ射线，改变的只是能量状态而不改变原子核本身。
7. 原子能级和能级跃迁原子的电子在不同的能级上存在。
原子的电子可以吸收或释放能量，从一个能级跃迁到另一个能级。
这种能级跃迁是光谱学研究的基础，也是激光产生的原理之一。
8. 粒子的波粒二象性粒子的波粒二象性是指微观粒子既可以表现出粒子性质，又可以表现出波动性质。
通过对粒子的物态描述和双缝干涉实验等现象的解释，可以更好地理解物质微观本质。
9. 干涉和衍射干涉是指两个或多个波的叠加现象。
光的干涉在涉及光的波动性质的实验中经常发生。
衍射是波在穿过障碍物或经过边缘时产生的弯曲和扩散现象。
惯性导航难懂？看懂只需这一篇！全面解读惯性导航系统与技术
惯性导航难懂？看懂只需这一篇！全面解读惯性导航系统与技术惯性导航系统（INS，Inertial Navigation System）是一种利用惯性敏感器件、基准方向及最初的位置信息来确定运载体在惯性空间中的位置、方向和速度的自主式导航系统，也简称为惯导。
惯性导航技术的发展历程第一代惯性导航技术指1930 年以前的惯性技术，奠定了整个惯性导航发展的基础。
牛顿三大定律成为惯性导航的理论。
第二代惯性技术开始于上世纪 40 年代火箭发展的初期，其研究内容从惯性仪表技术发展扩大到惯性导航系统的应用。
70 年代初期，第三代惯性技术发展阶段出现了一些新型陀螺、加速度计和相应的惯性导航系统，其研究目标是进一步提高INS 的性能，并通过多种技术途径来推广和应用惯性技术。
当前，惯性技术正处于第四代发展阶段，其目标是实现高精度、高可靠性、低成本、小型化、数字化、应用领域更加广泛的导航系统。
比如随着量子传感技术的迅速发展，在惯性导航技术中，利用原子磁共振特性构造的微小型核磁共振陀螺惯性测量装置具有高精度、小体积、纯固态、对加速度不敏感等优势，成为新一代陀螺仪的研究热点方向之一。
惯性导航的组成惯性导航包括惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，简称IMU）和计算单元两大部分。
通过IMU感知物体方向、姿态等变化信息，再经过各种转换、补偿计算得到更准确的信息。
比如检测物体的初始位置、初始朝向、初始姿态以及接下来每一刻朝向、角度的改变，然后把这些信息加一起不停地推，推算出物体现在的朝向和位置。
IMU主要由加速度计和陀螺仪组成，可实时检测物体的重心方向、俯仰角、偏航角等信息，如果还加上电子罗盘和气压计等传感器，那IMU的测量信息量与精度也相应地能得到一定的提高。
而计算单元则主要由姿态解算单元，积分单元和误差补偿单元这三部分组成。
惯性导航的工作原理惯性导航的目的是实现自主式导航，即不依赖外界信息，包括卫星信号、北极指引等。
原子核内存在谐振结构之原理
原子核内存在谐振结构之原理原子核是构成物质的基本单位之一，它由质子和中子组成。
在原子核内部，质子和中子之间通过强相互作用力相互吸引，并保持着一定的排列结构。
事实上，原子核内部的质子和中子也存在着一种谐振结构，这种结构可以通过核壳模型来解释。
核壳模型是由玛丽亚·格波多命名的，她于1963年提出并得到了国际核物理学界的广泛认可。
核壳模型基于量子力学的原理，它认为原子核内部的质子和中子的排列方式符合一种类似于电子在原子轨道中排列的方式。
核壳模型将核结构分为几个壳层，并认为这些壳层内的核子是稳定的，而跨越壳层的核子则需要大量能量。
核壳模型中的壳层数目和壳层容量是根据量子力学的规则来确定的。
在核壳模型中，壳层被用主量子数和角动量量子数来描述。
主量子数n 表示壳层的主要能量级，而角动量量子数l则揭示了壳层内核子的运动状态。
根据量子力学的规则，每个壳层可以容纳2(2l + 1)个核子。
这也解释了为什么不同核素的核壳结构可以不同，因为它们的质子和中子数目不同，壳层填充程度也会不同。
核壳模型中的壳层结构对核素的特性有很大影响。
当一个壳层内的核子数目达到壳层容量的一半时，核素就变得非常稳定。
这是因为核壳层内的核子相互作用所形成的平均场对核子起到一种束缚作用，使得核子更加稳定。
这种稳定性也称为"魔数"效应，例如质子数或中子数为2、8、20、28、50、82、或126时，核素更加稳定。
这些"魔数"核壳层内的核子比其他核素更加紧密地排列在一起。
原子核内的谐振结构不仅仅是核壳模型的结果，还与核子之间的相互作用力有关。
核子之间存在着作用力的竞争，包括库伦相互作用力和核力。
库伦相互作用力是负责核子之间的排斥力，而核力则是负责核子之间的吸引力。
当核壳层内的核子数达到魔数时，库伦相互作用力和核力之间的平衡更加稳定。
总之，原子核内存在谐振结构的原理可以通过核壳模型来解释。
核壳模型将核结构分为几个壳层，并且核子的排列方式符合量子力学规则。
原子物理学的基础知识
原子物理学的基础知识原子物理学是研究原子及其内部结构、性质和相互作用的科学领域。
它是现代物理学的重要组成部分，对于我们理解物质的微观世界具有重要意义。
本文将介绍原子物理学的基础知识，包括原子结构、原子核、电子能级和量子力学等内容。
原子结构原子是物质的基本单位，由原子核和围绕核运动的电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。
电子带负电荷，围绕在原子核外部的轨道上运动。
原子核原子核是原子的中心部分，它决定了原子的质量和化学性质。
原子核由质子和中子组成，其中质子数量决定了元素的种类，中子数量可以不同，同一元素的不同同位素就是由中子数量不同而形成的。
电子能级电子在原子内部运动时，只能处于特定的能量状态，这些能量状态被称为电子能级。
每个能级可以容纳一定数量的电子，按照一定的规则填充。
最靠近原子核的能级能容纳的电子数量最少，依次递增。
量子力学量子力学是描述微观粒子行为的理论框架，它是原子物理学的基础。
根据量子力学的原理，电子在原子内部运动时，不再像经典物理学中的粒子那样具有确定的轨道和速度，而是呈现出波粒二象性。
电子的运动状态由波函数描述，波函数可以用来计算电子在不同位置和能级上的概率分布。
原子光谱原子光谱是研究原子内部结构和性质的重要手段。
当原子受到外界能量激发时，电子会跃迁到较高能级，然后再回到低能级释放出能量。
这个过程伴随着特定波长或频率的光线的发射或吸收，形成了原子光谱。
通过分析原子光谱可以得到有关原子结构和能级的重要信息。
原子核反应原子核反应是指原子核之间发生的转变过程。
在核反应中，原子核可以发生裂变、聚变、衰变等变化。
核反应是核能的重要来源，也是研究原子核结构和性质的重要手段。
应用领域原子物理学的研究成果在许多领域都有广泛的应用。
例如，核能技术在能源领域具有重要地位，医学中的放射性同位素应用于诊断和治疗，原子钟在时间测量中具有高精度等。
结论原子物理学作为现代物理学的重要分支，对于我们理解物质的微观世界具有重要意义。
惯性物质简介
惯性物质惯性是力源。
惯性物质是力源的载体。
惯性物质是宇宙空间中固有的另类物质。
惯性物质是力和进化物质之间的媒介。
至今，感觉系已经朦胧地感觉到了，磁就是惯性物质。
但是，感觉系还不能完全感知清楚单个磁原粒子。
就想象而定磁原粒子是不可以再分割的，同样大小的，360度表面物质粒子。
任意360度表面物质的周长跟直径的比值是π。
所以，同等大小360度的物质，排列在其周长以外的个数量是2π等于6.28个。
也就是6个，余有0.28个数量空间。
任意大小的惯性力都可以在360度圆周自转或360度圆周公转中保持大小不变。
也可以在这两者之间相互转化，并且，保持惯性力的大小不变。
所以，最小惯性磁场单子，应该是6+0个磁粒子组成。
6+0式磁场单子是6个磁场粒子围绕1个360度空的中心惯性公转位移；6个粒子同时同速也在自转位移。
自转加公转位移的速度大于或等于光速。
6个相交点刚好可以成为3对顺转和逆转的自转圆周位移。
力在6个相交的点上，同时同速，保持惯性状态。
这就是自然永动机。
假如，力减在自转上，那公转加了同等的力。
力加在自转上，那另一个同类失去同等力。
总之，力在磁场单子之间转化，保持总量不变。
自然中的一切力都是各种各样位移转化而合成的。
比如：地球有自转加公转和微点螺旋位移合成的向心力。
以前又名万有引力。
所以，地球表面物质能和地球粘合在一起。
那磁场粒子之间也同原理。
磁场粒子有自转，磁场单子之间有一个共同的公转，再加个螺旋位移。
磁场单子之间就也能合成引力。
所以，磁场粒子组成磁场单子；磁场单子串联粘合成磁感线都符合自然规律。
在宇宙空间惯性位移的碰撞中，6+0式磁场单子自转的圆周面和公转的圆周面不再是重叠一个面。
所以，在宇宙空间中位移的磁场单子基本都是螺旋位移状态。
螺旋位移状态的磁场单子串连在一起，就自然地成了螺杆丝线状态。
中心就是一根螺旋状态的正六冰棱形导管线。
这样每个单层的磁场单子都是自转加公转圆周位移的。
当有三串同等的磁场单子，螺旋位移同时靠在一起。
激光惯性约束聚变的基本原理和点火装置
激光惯性约束聚变的基本原理和点火装置中国工程物理研究院激光聚变研究中心粟敬钦1激光惯性约束聚变基本原理聚变反应是指由较轻原子核聚合生成较重原子核，并伴随着能量释放的过程。
根据爱因斯坦的质能关系，聚变放能的实质是把质量转换为能量。
聚变反应要求原子核有足够的动能克服静电排斥力。
聚变点火，是指当聚变放能大于驱动能量，热核系统温度自持地急剧上升并引发急剧放能的现象。
所谓燃烧，是热核系统点火后维持高温并持续放能的现象。
热核系统只有充分燃烧，才能获得高能量增益。
聚变反应能释放巨大的能量，实现可控的聚变反应是人类未来能源的希望。
聚变点火和燃烧必须在高温和高压下才能实现，而且要维持足够长的时间。
自然界中这样的热核反应只在恒星内部，由于恒星巨大的质量，通过万有引力约束高温高压等离子体，使聚变反应持续地进行下去。
在地球上要创造聚变的条件，主要采用磁约束聚变和惯性约束聚变两种不同途径。
惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion，以下简称ICF）是利用激光或激光产生的X射线作驱动源，均匀地加热装填氘氚(DT)燃料的微型球状靶丸外壳表面，形成高温高压等离子体并向外喷射，产生反冲压力，快速地向内压缩靶丸未加热的部分，使DT主燃料层密度达到每立方厘米几百克质量，并在DT燃料芯部形成高温高密度热斑，点燃聚变反应。
燃烧从中心向外迅速地在被压缩的主燃料层中传播，靶丸自身的惯性约束高温高密度燃烧需要足够长的时间，进行充分的燃烧后，放出大量聚变能，获得能量增益。
这就是ICF的中心点火的概念，可以归纳为四个阶段：靶丸加热、内爆压缩、聚变点火及聚变燃烧，如图1所示。
图1 惯性约束核聚变各阶段示意图1960年激光器问世不久，前苏联的科学家Basov和我国科学家王淦昌等就各自独立提出利用激光实现实验室聚变反应的建议。
自二十世纪七十年代初，随着激光技术的进步，ICF研究取得了实质性进展，正在向点火目标迈进。
美国美国劳伦斯里弗摩尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）于2014 年完成了高熵压缩的内爆实验，氘氚聚变中子产额接近1016，首次在实验室内实现了α 粒子自加热，核反应放能超过了聚变燃料的吸能，标志着聚变点火研究首次走到了“悬崖”底下。
惯性器件(珍藏版)
二自由度陀螺的定轴性
二自由度陀螺仪的转子绕自 转轴高速旋转时，如果不受外 力矩作用，自转轴将相对惯性 空间保持方向不变的特性，称 为陀螺仪的定轴性。也是二自 由度陀螺仪的一个基本特性。
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定轴性的解释
动量矩定理
dH M dt
当陀螺仪不受外力矩作用即M=0时，根据动量矩定理， 此时H为常数，表明陀螺动量矩H在惯性空间中既无大小的 改变，也无方向的改变，即自转轴在惯性空间中保持原来 的初始方位不变。
在陀螺进动过程中，对应外力矩存在一个与它大小相等，方向相 反的反作用力矩，与外力矩同时出现、同时消失，并且作用在给 陀螺施加外力矩的物体上，通常称该力矩为“陀螺反作用力矩”， 简称“陀螺力矩”。 陀螺外环同时受到外力矩和陀螺力矩的作用，二者大小相等，方 向相反，而使外环处于平衡状态，相对惯性空间保持方位稳定。 陀螺力矩所产生的这种外环稳定效应，称为陀螺动力稳定效应， 简称陀螺动力效应。
加速度计的测量结果可用外加加速度和传感器误差系数 表示如下：
ax 1 S x ax M y a y M z az B f Bv ax a y nx
a x 为作用在敏感轴方向的加速度 a y , az 为作用于敏感轴正交方向的加速度
19
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加速度计的误差模型
40 /150
在动力调谐式挠性陀螺中，驱动轴 与转子之间的挠性接头不再是一个简 单的细颈，而是由两对相互垂直的扭 杆和一个平衡环组成。一对共轴线的 内扭杆把驱动轴与平衡环联接起来， 另一对共轴线的外扭杆又把平衡环和 转子联接起来。内扭杆轴线与驱动轴 轴线相互垂直，外扭杆轴线与内扭杆 轴线相互垂直。理想状况下这三根轴 线相交于一点，该点称为挠性支承中 心。
惯性器件.ppt
光纤陀螺仪工作示意图
光纤陀螺仪
与机电陀螺或激光陀螺相比，光纤陀螺具有如下 特点：
(1)零部件少，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力； (2)灵敏度和分辨率比激光陀螺仪提高了好几个数量级 ； (3)较长的使用寿命； (4)易于采用集成光路技术，信号稳定，且可直接用数字输 出，并与计算机接口联接； (5)通过改变光纤的长度或光在线圈中的循环传播次数，可 以实现不同的精度，并具有较宽的动态范围； (6)相干光束的传播时间短，因而原理上可瞬间启动，无需 预热； (7)结构简单、价格低，体积小、重量轻．
摩擦及对策、漂移率
漂移、漂移率
漂移：受干扰影响，陀螺转子轴相对惯性空间的转动 漂移率：陀螺转子轴漂移的角速率（度/小时） 惯性级精度：0.01度/小时 陀螺的发展历史： 消除各种有害力矩、降低漂移率的历史
傅科陀螺仪
傅科：法国地球物理学家(1819-1868) 验证地球自转 傅科陀螺仪 (1852)
傅科摆
(1851)
L=67m M=28kg A=6m
精度较低，无法验证地球自转
之后轴承工艺得到改进
陀螺罗经——航海方面的最早应用
人类早期航海采用磁罗盘（指南针） 19世纪后期，钢质轮船逐渐取代 木质轮船，磁罗盘无法再保证精度 在极地附近磁罗盘也会失灵
寻找能够替代磁罗盘的方位指使仪
如果借助陀螺仪，需要解决实 时、自主寻北的问题
激光陀螺 60年代初开始研制，70年代进 入实用
1983-1994美国各类陀螺比例
振动陀螺、微机械陀螺 音叉振动陀螺、压电振动陀螺、 半球谐振陀螺
光纤陀螺 70年代开始研制，80年代初进 入实用
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Mach-Zehnder型原子干涉仪
原子干涉仪的情况与上述情况类似。它利用 操控良好的激光光束实现原子的分束和反射。 按照原子光学，分光器和反射镜分别由π和 π/2 脉冲来实现，如右上图所示，两个输出 端的原子数与每次相互作用时的激光相位有 关，该相位因两束原子受外场的作用而改变。 例如，在最后的π/2 脉冲之前沿着光束方向 的加速使原子跑到光场的反节点中，导致两 原子路径相互作用中包含由加速度引起的相 位变化，如右下图所示，因此只要测出原子 干涉花样产生的相移，就能测出加速度的变 化，它的分辨率至少比光纤高几个数量级。 这里必须指出的是这种干涉是原子内态的干 涉，即表现形式是原子态的变化。
原子干涉图
有加速时原子干涉图
当相对转动空间在垂直干涉面积上有一个转动角速度 时，干涉仪的相移为
2A
式中，为波长，对于物质粒子该波长为德布罗意波 长， dB h /(m ) ，h为普朗克常量，m为粒子质量， 为频 率，上式也是Sagnac效应的基本公式，是利用Sagnac效应 进行角速度传感器的基本原理。显然，原子陀螺仪属于角 速率陀螺。
原子陀螺仪的类型： 三拉曼脉冲陀螺仪:π/ 2- π- π/ 2 四拉曼脉冲陀螺仪:π/ 2- π- π- π/ 2 原子芯片陀螺仪
巴黎天文台研制的有2个磁光陷 的超灵敏原子陀螺模型
便携式冷原子陀螺仪 （利用四拉曼脉冲技术）
国内现状： 在国内, 许多高校和研究院所也已积极地 投身到原子惯性器件的研究开发中。在冷原子 干涉仪陀螺研究中, 武汉物数所处于领先地位， 该所研究人员在原子干涉仪中利用拉曼相干操 作冷原子获得了37%的条纹对比度，并完成冷 原子陀螺仪的初步搭建。对于玻色- 爱因斯坦 凝聚态原子芯片的研究，中科院上海光机所 2006 年就已实现芯片上冷原子的俘获，并在U 型阱完成超冷原子团的导引和分束为原子芯片 的惯性器件应用打下了基础。
原子陀螺仪作为高精度测量工具还可用以广义 相对论的验证。相对论的验证就是对广义相对论的 重要预言量进行检测验证: 时间和空间因地球等大质 量物体的存在而出现的弯曲, 即测地线效应(Geodetic Effect) 以及大质量物体的旋转拖动周围时空结构发 生的扭曲，也就是参考系拖拽效应( Lense- Thirring Effect ) 。通过将高精度陀螺仪发送到640 km的极地 轨道上，实现所处时空造成的弯曲和扭曲量的测量。 基于高精度探测特性，原子陀螺仪还可以应用到等 效原理、引力波、精细结构常数和牛顿常数G的测量。 当然，高精度陀螺仪的发展和应用还可以推动 地球物理学，尤其是地震学、测地学以及地壳构造 物理学等领域的发展。
原子加速度计的工作原理也是基于原子干涉，使用 激光冷却等方法使原子实现超级冷却，也称冷原子传感 器。原子加速度计通过感受加速度引起的原子干涉相位 的变化进行加速度测量，来实现超高灵敏度和超高精度。 冷原子是利用原子而不是宏观物体作为检测质量， 所以不仅灵敏度高，一致性好，而且不对温度磁场等环 境因素敏感。 据称，原子加速度计可能成为未来20年最高精度的 加速度计，精度可达10亿分之一。 由于原子干涉仪可有望做出高精度加速度计、也可 有望做出高精度陀螺仪、重力仪/重力梯度仪、原子钟， 因此有千里实现超高精度的具有重力梯度补偿和高精度 时频标的集成惯性导航系统。
惯性传感器是导航定位、测姿、定向和运动载 体控制的重要部件，由于具有完全自主、不受任何 干扰、隐蔽性强、输出信息量大、输出信息实时性 强等优点，使其在军事、商业相关领域得到了广泛 的应用。惯性导航系统的定位误差随时间存在一个 积累过程，长时间工作会导致导航误差随之变大， 所以为满足长航时、远距离精确导航与制导的要求， 目前的导航系统都是通过组合导航技术，即GPS 系 统结合惯性导航系统实现。随着高精度原子陀螺仪 的发展及工程化应用，惯性导航系统能够脱离GPS 系统而独立使用，真正意义上实现自主惯性导航， 这在航海航空以及航天领域都有着重要意义。
采用原子陀螺的相关技术具有实现超高精度的、 具有重力梯度补偿和高精度时频基准的集成惯性导航 系统，实现惯性导航的全部功能的潜力，这也是原子 惯性导航系统成为未来惯性导航系统首选的主要原因。
原子陀螺仪是一个涉及光、电、磁、真空 机械和控制的复杂系统，其关键技术是激 光及其稳频控制技术、真空机械技术、信 号提取和处理技术以及噪声处理等。
表2 世界个研究小组的原子陀螺仪的相关性能特性 研究小组 性能 原子通量/(at/s) 干涉长度/cm 转动测量灵敏度 /(rad/s·HZ1/2) 斯坦福大学 （美国） 109 200 6×10-10 汉诺威大学 （德国） 108 15 2×10-9 巴黎天文台 （法国） 108 3 2.6×10-6
下面，我们对原子干涉仪和激光干涉仪进 行类比。当干涉物质为激光时，我们可以 得到 2A
式中，c为光速。 当干涉物质为物质粒子时，可以得到
atom mA
laser
c
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h / 2 为约化普朗克常量，上式即为 式中， 原子陀螺仪的基本公式。
假设干涉面积A相同，在相同的角速率 下，原 子陀螺仪与激光陀螺仪的相位比为
自旋性质成为了原子陀螺仪的物理机制，由此产生的原子陀螺仪可能
代表了未来超高精度陀螺的发展方向之一，从而对未来惯性导航产生 深远的影响。
原子陀螺仪是以原子干涉仪为核心的转动测量装 置，它利用原子干涉的Sagnac效应进行转动角速度的 测量。原子干涉仪本质上是依赖于原子的波动性，由 于原子的德布罗意波短，所以原子干涉仪可以进行很 多物理量的高精度测量，其中包括转动量。
原子陀螺仪的结构组成
原子陀螺仪的工作原理是基于原子波干涉的Sagnac效 应的，与激光陀螺原理类似。
这是一个MachZehnder型原子干 涉仪，在这种类型 的干涉仪中，一个 1:1 分束器将入射 波分为均等的两份， 然后利用反射镜分 别使两束波改变方 向，最后将它们在 另一个1:1 的分束 器中重合。
Scully和Dowling基于量子力学的推导，考虑 原子波传播过程中噪声等影响，理论上得到原子 陀螺仪的灵敏度可以达到环形激光陀螺的 104倍。 这种在灵敏度上数量级的差异也是开展原子陀螺 仪研发的主要动力。 但是由于光学干涉仪有自身的优势，如环形 激光陀螺仪可以得到更好的分束和反射器件，或 者光纤陀螺仪可以通过多圈的光纤增加干涉路径， 由此可以得到更大的有效干涉面积，所以上述原 子干涉仪在灵敏度方面的优势在某种程度上被抵 消。
atom m c2 m c2 laser 2 h
式中， 为激光的频率。
由上式可知，如果将氦-氖激光与铯原子进行比较， 在相同的闭合干涉仪面积和角速度情况下，原子干 涉相移是激光干涉相移的 6 × 1010倍，也即对应的原 子陀螺仪式激光陀螺仪灵敏度的6 × 1010倍。
现代物理不断的发展，带来了量子力学、原子操控、现代光学等
技术飞速进步。从20世纪90年代末至今，冷原子技术(1997年、2001年 诺贝尔奖)、原子光学技术(2005年诺贝尔奖)等现代物理基础理论和关
键技术获得突破，以原子作为敏感介质的精密测量得到了高度的关注。
原子的能级性质、波动性质、自旋性质为精密测量提供了依据，现已 应用于时间测量、频谱测量、重力测量和转速测量。原子的波动性和
自动化学院 双控 丰先家 2120120972
引言 原子陀螺仪 原子陀螺仪的基本结构 原子陀螺仪的工作原理 原子陀螺仪的发展与现状 原子陀螺仪的应用 原子加速度计
自1910 年首次用于船载的指北陀螺罗经以来， 陀螺仪已有100 多年的发展史。随着技术的发展， 结合不同物理效应的应用，相继出现了多种不同结 构的陀螺仪。 从理论上可以划分为两大类: 一是以经典力学 为基础的陀螺仪，包括各类机械陀螺仪； 二是以现 代物理学为基础的陀螺仪，包括光学陀螺仪。 但是随着科技的不断发展与进步，这些陀螺仪 的精度在一定程度上已经无法满足我们的需求了， 于是，我们致力于发展更新型，精度更高的陀螺仪。
随着原子光学技术的不断发展，原子干涉仪能够 得到的闭合面积可以不断提高，并最终接近其理 论预测的灵敏度和精度。
目前已公布的数据中，美国斯坦福大学获得的 原子陀螺仪达到了最好的性能指标
表1 美国斯坦福大学获得的原子陀螺仪达到的性能指标 性能 零漂 噪声（ARW） 标度因子 指标 <60 μ°/h 3μ μ°/h1/2 <5ppm