Jam matahari adalah sebuah perangkat yang menunjukkan waktu berdasarkan letak matahari. Rancangan jam matahari yang paling umum dikenal memanfaatkan bayangan yang menimpa permukaan datar yang ditandai dengan jam-jam dalam suatu hari. Seiring dengan perubahan pada posisi matahari, waktu yang ditunjukkan oleh bayangan tersebut pun turut berubah. Pada dasarnya, jam matahari dapat dibuat menggunakan segala jenis permukaan yang ditimpai bayangan yang dapat ditebak posisinya.
Sebagian besar jam matahari menunjukkan waktu matahari nyata. Dengan variasi rancangan yang kecil, jam matahari dapat pula mengukur waktu standar serta waktu musim panas.
Jam saku atau jam kantong adalah penunjuk waktu yang dibawa dalam saku. Jam seperti ini berukuran sedikit lebih besar dari jam tangan, dan tidak memiliki tali jam seperti halnya jam tangan. Sebagai pengganti tali jam adalah rantai berikut penjepit yang dapat dikaitkan ke rompi, kerah jas, atau ikat pinggang, agar jam saku tidak mudah jatuh atau hilang. Jam saku umumnya memiliki plat yang menunjukkan waktu secara analog.
Jam saku terdiri dari dua jenis: jam saku tanpa tutup, dan jam saku hunter case (bahasa Perancis: savonette) yang memiliki tutup berengsel yang bisa dibuka. Tutup jam dimaksudkan untuk melindungi permukaan jam dari goresan, dan sekaligus memudahkan pembawanya untuk melihat waktu dalam keadaan cahaya yang kurang. Jam saku merupakan standar perlengkapan masinis dan kondektur kereta api, walaupun perannya mulai digantikan oleh jam tangan kronometer.
Naskah tertua tentang jam saku adalah surat yang ditulis pengrajin jam asal Italia bernama Bartholomew Manfredi. Dalam surat yang dikirim bulan November 1462, Manfredi menawarkan "jam saku" keluarga Marchese di Manta. Jam saku tersebut diiklankannya sebagai lebih bagus daripada milik Duke dari Modena. Pada akhir abad ke-15, jam dengan tenaga penggerak berupa per mulai dikenal di Italia dan Jerman. Pada tahun 1510, Peter Henlein, seorang tukang kunci ulung asal Nuremberg sudah memproduksi jam saku secara teratur. Sejak itu pula berbagai pengrajin jam saku mulai bermunculan di Eropa.
Jenis jam saku yang disebut "hunter case", dengan tutup yang bisa dibuka dan rantai emas Jam tangan adalah penunjuk waktu yang dipakai di pergelangan tangan manusia. Jam tangan (arloji) elektrik pertama kali diperkenalkan pada tahun 1957 di Lancaster, Pennsylvania, Amerika Serikat oleh Hamilton Watch Company. Penelitian untuk menghasilkan arloji elektrik tersebut telah dimulai sejak tahun 1946. Namun pada tahun 1969, Hamilton Electric Obsolete menghentikan produksi arloji elektrik tersebut karena telah menemukan teknologi yang lebih canggih sesuai dengan kemajuan zaman.
Jam weker atau beker adalah jam untuk kamar tidur yang dilengkapi dengan alarm (lonceng) yang bisa disetel untuk berbunyi pada jam dan menit yang ditentukan. Jam weker dipakai untuk membangunkan orang yang sedang tidur atau sebagai alat pengukur waktu. Hampir semua jam weker memiliki sebuah tombol yang bisa ditekan agar dering lonceng (bunyi alarm) bisa berhenti.
Selain jarum pendek dan jarum panjang, jam weker mekanis memiliki jarum ketiga atau cakra angka yang menunjukkan pukul lonceng akan berbunyi. Jam weker dengan penggerak berupa pegas memiliki pegas terpisah untuk menggerakkan pemukul lonceng. Jam weker eletronik dengan tenaga penggerak baterai atau listrik menggunakan sirkuit elektronik dan pengeras suara untuk mengeluarkan bunyi. Selain dering lonceng, bunyi yang dikeluarkan jam weker bisa berupa rekaman suara manusia, suara hewan, hingga lagu dari radio. Seiring kemajuan zaman, fungsi jam weker banyak digantikan fungsi alarm yang terdapat dalam produk elektronik seperti telepon genggam, perangkat stereo/video, atau komputer pribadi.
Sejarah
Jam weker mekanis yang pertama diciptakan pengrajin jam dari New Hampshire bernama Levi Hutchins pada tahun 1787. Jam buatannya lebih mirip jam lemari daripada jam weker sekarang. Tingginya sekitar 73 cm dan lebarnya 36 cm. Jam tersebut hanya bisa berbunyi setiap pukul 04.00 pagi, saat penciptanya harus bangun untuk bekerja. Pada waktu itu, Hutchins tidak tertarik untuk menjual penemuannya tersebut.[1] Setelah semakin banyak orang bekerja di pabrik, bangun pagi pada waktu yang sama menjadi kebutuhan banyak orang. Pada tahun 1876, Seth E. Thomas dari Thomaston, Connecticut menciptakan jam weker mekanis yang pertama. Hak paten nomor 183,725 diterimanya tanggal 24 Oktober 1876 untuk jam yang bisa disetel agar berbunyi pada pukul yang diingini. Namun jam weker ciptaan Seth Thomas belum memiliki tombol untuk menghentikan dering lonceng
Jam atom adalah sebuah jenis jam yang menggunakan standar frekuensi resonansi atom sebagai penghitungnya. Jam atom awal adalah maser dengan peralatan lainnya. Standar frekuensi atom terbaik sekarang ini berdasarkan fisika yang lebih maju melibatkan atom dingin dan air mancur atomik.
National Institute of Standards and Technology - NIST (Lembaga Nasional Standar dan Teknologi Amerika Serikat) mempertahankan keakuratan 10-9 detik per hari, dan ketepatan yang sama dengan frekuensi radio pemancar yang memompa maser. Jam ini mempertahankan skala waktu yang stabil dan berkelanjutan, yaitu Waktu Atom Internasional (International Atomic Time) (TAI). Untuk penggunaan masyarakat, skala waktu lainnya digunakan, Coordinated Universal Time (UTC). UTC diturunkan dari TAI, tetapi disinkronisasi dengan lewatnya hari dan malam berdasarkan pengamatan astronomikal.
Jam atom pertama dibuat pada 1949 di National Bureau of Standards A.S. Jam atom pertama yang akurat, berdasarkan transisi dari atom caesium-133, dibuat oleh Louis Essen pada 1955 di National Physical Laboratory di Britania. Hal ini menyebabkan persetujuan internasional yang menjelaskan detik sebagai dasar dari waktu atomik.
Pada Agustus 2004, ilmuwan NIST mempertunjukkan sebuah jam atom skala-chip. Menurut para periset, jam ini seukuran seperseratus dari jam lainnya yang telah ada sebelumnya. Dan mereka menyatakan bahwa jam ini hanya memerlukan 75 milliwatt, membuatnya cocok untuk aplikasi yang menggunakan baterai.
Jam radio modern menggunakan jam atom sebagai referensi, dan menyediakan sebuah cara mendapatkan waktu yang disediakan oleh jam atom berkualitas tinggi di wilayah yang luas dengan menggunakan perlatan yang tidak mahal.
Cara Kerja
Maser untuk referensi frekwensi menggunakan ruang chamber berbinar berisi gas terionisasi, pada umumnya caesium, karena caesium adalah elemen yang digunakan di dalam definisi resmi detik internasional.
Semenjak tahun 1967, Sistem Satuan Internasional (SI) telah mendefinisikan detik sebagai 9.192.631.770 getaran dari radiasi yang berhubungan dengan transisi antara dua tingkat energy dari ground state dari atom Caesium-133. Definisi ini membuat osilator caesium (yang sering disebut jam atom) sebagai standard utama untuk waktu dan pengukuran frekwensi (lihat standard caesium). Kuantitas lain, seperti volt dan meter, berpegang pada definisi detik sebagai bagian dari definisinya.
Isi dari jam atom adalah sebuah microwave cavity (lubang resonansi) yang berisi gas terionisasi, sebuah oscillator microwave tertala (tunable), dan sebuah feedback loop yang digunakan untuk menyetel oscillator ke frekwensi yang paling tepat dari karakteristik absorpsi (penyerapan) yang ditentukan oleh perilaku masing-masing atom.
Sebuah pemancar microwave mengisi ruang chamber dengan gelombang radio berdiri (standing wave). Saat frekwensi radio bertepatan dengan frekwensi transisi hyperfine dari caesium, atom caesium tersebut menyerap gelombang radio dan selanjutnya memancarkan cahaya. Gelombang radio membuat elektron menjauh dari nukleus. Saat elektron kembali ke dekat nukleus, karena gaya tarik muatan yang berbeda, elektron tersebut bergetar sebelum berdiam diri di tempat yang baru. Perpindahan ini menyebabkan pancaran cahaya, yang sebenarnya adalah getaran listrik dan magnetisme.
Sebuah fotosel menerima cahaya tersebut. Saat cahaya itu meredup karena frekwensi rangsangan telah bergeser dari frekwensi resonansi, peralatan elektronik diantara photocell dan pemancar radio menyetel frekwensi pemancar radio itu.
Proses penyetelan inilah letak sebagin besar kompleksitas sistem ini berada. Penyetelan mencoba untuk menghilangkan efek samping, seperti frekwensi dari transisi elektron yang lain, distorsi dalam medan kuantum dan efek suhu dalam mekanisme tersebut. Sebagai contoh, frekwensi radio itu diubah-ubah secara sinusoida untuk membentuk modulasi sinyal di photocell. Sinyal dari photocell kemudian bisa didemodulasi untuk digunakan sebagai kontrol terhadap pergeseran jangka panjang di frekwensi radio. Dengan demikian, sifat-sifat ultra-akurat dari kuantum mekanika dari frekwensi transisi atom caesium bisa digunakan untuk menyetel oscillator microwave ke frekwensi yang sama (kecuali untuk kesalahan eksperimentasi yang kecil). Dalam prakteknya, mekanisme feedback dan pemantauan adalah jauh lebih kompleks dari yang dijelaskan di atas. Saat jam baru dihidupkan, jam tersebut memakan waktu yang lama sebelum bisa dipercaya.
Sebuah penghitung menghitung jumlah gelombang yang dibuat oleh pemancar radio. Sebuah komputer membaca penghitung, dan menghitungnya untuk merubah angka tersebut kedalam sesuatu yang kelihatannya mirip dengan jam digital atau gelombang radio yang dipancarkan. Tentu saja, yang sebenarnya menjadi jam adalah mekanisme cavity, osilator, dan feedback loop yang menjaga standar frekuensi yang mana menjadi dasar jam tersebut.
Sejumlah metode lain digunakan untuk jam atom untuk keperluan lainnya. Jam Rubidium adalah sangat disayangi karena harganya murah, dan ukurannya yang kecil (standard komersial sekecil 400 cm3), dan kestabilitasan jangka pendeknya. Jam-jam ini banyak digunakan dalam aplikasi-aplikasi komersial, portable, dan angkasa luar. Maser hidrogen (sering buatan Rusia) memiliki stabilitas jangka pendek yang tangguh dibandingkan dengan standard lain, namun memiliki kelemahan dalam akurasi jangka panjang.
Sering, satu standard digunakan untuk memperbaiki standard lainnya. Sebagai contoh, sebuah aplikasi komersial menggunakan standard Rubidium yang dipautkan ke sebuah penerima GPS. Sistem ini memiliki ketangguhan akurasi jangka pendek, dengan akurasi jangka panjang setara ke standard nasional waktu Amerika Serikat.
Umur sebuah standard adalah sebuah masalah penting. Modern standard Rubidium bisa bertahan lebih dari sepuluh tahun, dan menghabiskan ongkos sekecil US $50. Tabung referensi Caesium adalah cocok untuk standard nasional, saat ini awet sampai tujuh tahun, dan menghabiskan ongkos seharga US $35.000. Standard Hidrogen bisa awet sepanjang umur.
No comments:
Post a Comment