Електронволт

Електрон волт, eV, је јединица енергије једнака кинетичкој енергији коју задобије слободни електрон у вакууму проласком кроз потенцијалну разлику од једног волта. Другим речима, то је један волт (1 волт = 1 џул по кулону) пута наелектрисање једног електрона (у кулонима).

Један електронволт је врло мала јединица енергије:

1 eV = 1,602 176 53(14)×10⁻¹⁹ J. (Извор: CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants )

Коришћење електронволта за изражавање масе

Према Ајнштајну енергија је еквивалентна маси, E=mc² (1 kg = 90 пета џула). Због тога је у физици елементарних честица, где се маса и енергија користе као синоними, уобичајена употреба јединице eV/c² или још једноставније само eV за изражавање масе.

На пример, електрон и позитрон сваки са масом од 0,511 MeV/c², могу да се анихилирају ослобађајући енергију од 1,022 MeV. Протон има масу од 0,938 GeV, што чини GeV (гигаелектронволт)врло погодном јединицом за масу субатомских честица.

1 eV/c² = 1,783×10⁻³⁶ kg

1 keV/c² = 1,783×10⁻³³ kg

1 MeV/c² = 1,783×10⁻³⁰ kg

1 GeV/c² = 1,783×10⁻²⁷ kg

1 TeV/c² = 1,783×10⁻²⁴ kg

1 PeV/c² = 1,783×10⁻²¹ kg

1 EeV/c² = 1,783×10⁻¹⁸ kg

Електронволт и енергија

За поређење:

• 3,2×10⁻¹¹ Ј или 200 MeV је тотална енергија ослобођена цепањем једног атома U-235 (ово је средња вредност; права вредност зависи од начина цепања)
• 3,5×10⁻¹¹ Ј или 210 MeV је средња вредност енергије ослобођене при цепању једног атома Pu-239 atom (права вредност зависи од начина цепања)
• Енергије хемијских веза су реда електронволта по молекулу.
• Кинетичка енергија молекула у атмосфери на собоној темеператури је око 1 ×10⁻²¹ J или 1/40 eV.
• Израз $1eV = 1V \times q_e$ показује зашто је eV основна јединица за енергију пошто $V \ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\ {W\over q_0}$ или еквивалентно $V \ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\ {\triangle E\over q_0}$ чиме се уклања погрешно веровање да је eV јединица за потенцијал или наелктрисање.

Електронволт и особине фотона

Енергија, E, фреквенција, ν, и таласна дужина, λ фотона повезани су изразом

$E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}=\frac{1240~\rm{nm~eV}}{\lambda}$

где је h Планкова константа а c брзина светлости. На пример, спектар видљивог зрачења простире се у опсегу таласних дужина 400 nm до 700 nm. Стога фотони видљивог зрачења имају енергије од

$E_{min} = \frac{1240~\rm{nm~eV}}{700~\rm{nm}} = 1,77~\rm{eV}$

до

$E_{max} = \frac{1240~\rm{nm~eV}}{400~\rm{nm}} = 3,10~\rm{eV}$.

Електронволт и температура

У неким областима, као што је физика плазме, уобичајено је да се елетронволт користи као јединица температуре. Конверзија у келвине, К, постиже се преко Болцманове константе, k_B

${1 \mbox{ eV} \over k_B} = {1,60217653(14) \times 10^{-19} \mbox{J} \over 1,3806505(24) \times 10^{-23} \mbox{J/K}} = 11604,505(20) \mbox{ kelvins}$

На пример, типична плазма у фузији је енергије 15 keV, или 174 мегакелвина.

Употреба електронволта за изражавање времена и растојања

У физици честица, растојање и време се понекад изражава у инверзним електронволтима преко фактора конверзије

• $\hbar$ = 6,582 118 89(26) x 10^-16 eV s
• $\hbar c$ = 197,326 960 2(77) eV nm

Види још

• Термодинамика

Литература

• International Union of Pure and Applied Chemistry (2007). E Richard Cohen, Tom Cvitas, Jeremy G Frey, Bertil Holstrom, John W Jost. ed. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (3nd edition ed.). Royal Society of Chemistry; 3rd edition. ISBN 0854044337. 

• International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd edition, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. Electronic version.

Спољашње везе

• BIPM's definition of the electronvolt
• http://physics.nist.gov/cuu/Constants physical constants reference; CODATA data