L'orologio atomico è uno strumento di misura che sfrutta una proprietà particolare degli atomi: quella di emettere una frequenza mentre oscillano tra due stati diversi (frequenza di risonanza). A seconda del tipo di atomo considerato questa frequenza può variare.
Negli orologi atomici la radiazione principale, emessa regolarmente dall'atomo (per esempio, cesio, idrogeno o rubidio), è amplificata mediante un segnale a cascata (sistema Maser*), in modo da renderla rilevabile. Gli orologi atomici finora costruiti permettono una precisione tale da poter incorrere in un errore di un secondo in tre milioni di anni.
*Maser è l'acronimo di Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, cioè Amplificazione di Microonde tramite Emissione Stimolata di Radiazioni.
