石英鐘的工作原理是什麼？

縱觀歷史，知曉時間是非常有必要的。最早的時候，人們都是通過觀察太陽在天上的位置來估計時間。後來，人們發明了日晷作為計時器。隨著社會的發展，人們又發明了機械鐘。然而，隨著文化、技術和工業的進一步發展，人類對於時鐘的要求也越來越高，機械鐘的精度已經不能滿足要求。

於是，石英鐘應運而生。在石英鐘內部有兩大關鍵部件：石英晶體和電子振蕩器。這兩大部件與各種齒輪、馬達和數字計數器相結合，能夠使普通的石英鐘或手錶每年的誤差只有10秒左右。石英鐘是在20世紀20年代末發明，到了20世紀70年代，由於技術進步，石英鐘的價格變得親民，於是這種時鐘迅速普及開來。

石英在自然界中十分常見，沙子、岩石之中都包含這種物質，其主要成分為二氧化硅。之所以石英晶體能被用於製造時鐘，是因為它們是一種壓電晶體，能夠產生壓電效應。也就是說，當石英晶體被擠壓或振動時，它會產生微小的電流。反過來，如果給石英晶體通上微小的電流，它會以一個精確的頻率振蕩，這就是石英鐘的奧秘所在。

石英鐘內部裝有小電池，通過電子電路給石英晶體通電，石英晶體隨之每秒鐘振蕩32768次。另一條電子電路對這種振蕩進行計數，每秒產生一個脈衝，然後把脈衝發送給齒輪或微型馬達，帶動指針運動，或把信息轉換成數字顯示。由於石英鐘的能耗較低，一顆電池一般可以持續工作數年。這是一個非常大的進步，無論是精度以及價格，石英鐘都有非常大的優勢，所以這種時鐘得到了廣泛的應用。

我說個簡單的版本。有種石頭叫石英，通電後石英產生壓電效應會振動，特穩定，每秒震動3.2768萬次。石英鐘的晶元就盯著石英，它每震動3.2768萬次就說明過了一秒，晶元就控制電動機帶動秒針走一格，走夠60格齒輪又帶動分針走一格。這就是石英鐘的基本原理。當然，不同加工的石英會有不同的震蕩頻率，頻率越高，石英鐘的精度約好。