Đồng hồ thạch anh tính giờ như thế nào?

Do có những ưu điểm: giá rẻ, chạy chính xác, tiện dùng v.v., đồng hồ thạch anh ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Ai cũng biết rằng, cấu kiện cốt lõi của đồng hồ cơ khí là dây cót và bánh lắc điều khiển các kim chỉ thời gian. Vậy đồng hồ thạch anh dùng phương pháp gì để tính giờ nhỉ?

Trên mặt đồng hồ thạch anh nói chung đều có ghi tiếng Anh chữ QUARTZ, nghĩa là thạch anh. “Quả tim” của đồng hồ thạch anh chính là miếng tinh thể thạch anh nhỏ ở bên trong.

Thạch anh là silic đioxit, là thành phần chủ yếu của sa thạch. Trong sa thạch còn có chứa nhiều tạp chất khác. Phân tử silic đioxit tinh khiết, thông qua sự sắp xếp có quy tắc, cấu thành một tinh thể, đó tức là tinh thể thạch anh. Khi tinh thể thạch anh chịu áp lực xảy ra biến dạng, ở hai bên của nó liền sinh ra điện áp. Đó là hiệu ứng áp điện. Lợi dụng hiệu ứng áp điện mà tinh thể thạch anh có được, có thể chuyển đổi tín hiệu dao động cơ học thành tín hiệu điện xoay chiều. Người ta còn biết rằng, tần số dao động của tinh thể thạch anh phụ thuộc vào hình dạng và kích thước hình học của tinh thể. Nếu cắt tinh thể theo một hướng nhất định, có thể làm cho dao động của nó chỉ có một tần số, tức là tần số dao động riêng của tinh thể. Dùng tần số dao động riêng của tinh thể thạch anh để điều khiển mạch điện tử, sinh ra điện trường xoay chiều có cùng tần số, rồi lại qua bộ phận phân tần phân ra tần số thấp cần thiết, thì có thể thúc đẩy kim đồng hồ chạy, chỉ ra thời gian tương ứng.

Tính chính xác của đồng hồ phụ thuộc chủ yếu vào tần số dao động của linh kiện dao động mà nó sử dụng. Tần số dao động này càng cao, sai số trong một đơn vị thời gian sẽ càng nhỏ, đồng hồ sẽ chạy càng chuẩn xác. Tần số dao động riêng của tinh thể thạch anh được dùng trong đồng hồ thạch anh có thể cao đến 65536 hec, hoặc thậm chí còn cao hơn. Còn tần số dao động của đồng hồ đeo tay cơ khí chỉ có vài hec. Cho nên đồng hồ thạch anh chạy đúng giờ hơn đồng hồ đeo tay cơ khí rất nhiều, sai số mỗi ngày có thể không vượt quá một phần vạn giây! Cũng với nguyên lí như vậy, lợi dụng dao động nguyên tử có tần số dao động càng cao, các nhà khoa học có thể chế tạo ra đồng hồ nguyên tử chạy 100 năm mà sai số dồn lại không đến một giây.

Từ khoá: Tinh thể thạch anh; Đồng hồ; Hiệu ứng áp điện; Tần số dao