铯原子喷泉钟是现行的频率计量基准装置,频率的稳定度和准确度是其最主要的两个性能指标。铯原子喷泉钟的准确度由十三项频移量分别评定后给出。其中Ramsey和Rabi牵引频移是频率准确度评定中非常重要的一项,由于其复杂的频移机理和较小的频移量级,对Ramsey和Rabi牵引频移的评定需要许多特殊的计算方法和实验手段。本文以中科院国家授时中心在研的铯原子喷泉钟NTSC—F1为平台,开展了Ramsey和Rabi牵引频移的研究工作,主要研究内容和创新点包含以下三个方面:(1)通过量子力学和经典物理学方法得到的原子跃迁概率推导了Ramsey和Rabi牵引频移公式。不同于PTB通过诺依曼方程直接计算密度矩阵,本文通过求解时间演化算符的数值解,作用于初态原子的方法来获得原子的跃迁概率,进而得到Ramsey和Rabi牵引频移的数值解,这种方法不但可以节省计算时间,且便于通过改变不同初始态原子得到原子Ramsey和Rabi牵引频移。(2)理论分析了Ramsey和Rabi牵引频移与各实验参数的关系,应用于NTSC-F1铯原子喷泉钟NTSC-F1发现激励腔微波脉冲面积是频移π/2时,相干和非相干初始原子态对应Ramsey和Rabi牵引频移量级分别为10-15和10-18。(3)通过向选态腔中馈入相干双微波,制备了布居数差为4.22%的初始相干原子态,获得了原子Ramsey条纹。然后测量了Ramsey和Rabi牵引频移与两腔之间磁场强度的关系,两者之间呈三角函数关系,验证了理论模型的正确性。(4)评定了NTSC-F1铯原子喷泉钟在常态运行时(π/2激励腔微波脉冲面积),初始非相干原子态最大布居数差0.07%,对应的Ramsey和Rabi牵引频移小于2.6×10-18。