Atomový oscilátor

Zákony kvantové mechaniky určují, že energie vázaného systému, jako je atom, mají určité diskrétní hodnoty. Elektromagnetické pole o určité frekvenci může posunout atom z jedné energetické hladiny na vyšší, nebo atom na vysoké energetické hladině může klesnout na nižší hladinu vyzářením energie. Rezonanční frekvence atomového oscilátoru je rozdíl mezi dvěma energetickými hladinami dělený Planckovou konstantou. Principem atomového oscilátoru je, že protože jsou všechny atomy určitého prvku identické, měly by při pohlcení nebo uvolnění energie produkovat přesně stejnou frekvenci. Teoreticky je atom dokonalé kyvadlo, jehož kmity se počítají pro měření časového intervalu. Národní frekvenční standardy odvozují svou rezonanční frekvenci od atomu cesia a obvykle využívají technologii cesiové fontány. Rubidiové oscilátory jsou nejlevnější a nejběžnější atomové oscilátory, ale komerčně se v mnohem menším množství prodávají také cesiové svazkové a vodíkové maserové atomové oscilátory.