Електронволт
Електронволт, 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.[4]
Легенда
| γ: Гама зраци | MIR: средње инфрацрвено | HF: висока фреквенција. |
| HX: Јаки X-зраци | FIR: далеко инфрацрвено | MF: средња фреквенција. |
| SX: Благи X-зраци | Радио талас | LF: ниска фреквенција. |
| EUV: Екстремна ултраљубичаста | EHF= екстремно висока фреквенција | VLF: веома ниска фреквенција |
| NUV: Близу ултраљубичастог | SHF= супер висока фреквенција | VF/ULF: збучна фреквенција |
| Видљиво светло | UHF= ултра висока фреквенција | SLF: супер ниска фреквенција |
| NIR: Близо инфрацрвеног | VHF= веома висока фреквенција | ELF: екстремно ниска фреквенција |
| Фрек.: Фреквенција |
У физици, електронволт[5][6] (симбол eV; такође се пише електрон волт) јесте јединица енергије једнака приближно 160 зептоџула (симбол zJ) или 1,6×10−19 џула (симбол J). По дефиницији, то је количина енергије добијене (или изгубљене) набојем једног електрона који се помера кроз електричну потенцијалну разлику једног волта. Тако је 1 волт (1 џул по кулону или 1 J/°C) помножен елементарним набојем (e, или 1,602176565(35)×10−19 C). Отуда је, један електронволт једнак 1,602176565(35)×10−19 J.[7] Историјски, електронволт је био стандардна јединица мере кроз своју користивост у електростатичком акцелератору честица због честица са набојем q који има енергију E = qV кроз пролазак кроз потенцијал V; ако се q узима у целобројним јединицама елементарног набоја и терминални преднапон у волтима, добија се енергија у eV.
Електронволт није СИ јединица, те је његова дефиниција емпиријска (за разлику од литра, светлосне године и осталих таквих не-СИ јединица), тако да његова вредност у СИ јединицама мора бити добијена експериментално.[8] Као елементарни набој на којем је заснован, он није независног квантитета него је једнак 1 J/C √2hα / μ0c0. То је општа јединица енергије у физици, шире кориштена у чврстом стању, атомској, нуклеарној и физици честица. Често се користи са метричким префиксима мили-, кило-, мега-, гига-, тера-, пета- или екса- (meV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV и EeV респективно). Тако meV стоји за милиелектронволт.
У неким старијим документима, и у имену Беватрон, симбол BeV се користи, који стоји за милијарду eV; то је еквивалент за GeV.
| Мера | Јединица | СИ вредност јединице |
|---|---|---|
| Енергија | eV | 1,602176565(35)×10−19 J |
| Маса | eV/c2 | 1,782662×10−36 kg |
| Моменат | eV/c | 5,344286×10−28 kg⋅m/s |
| Температура | eV/kB | 11604.505(20) K |
| Време | ħ/eV | 6,582119×10−16 s |
| Удаљеност | ħc/eV | 1,97327×10−7 m |
ДефиницијаУреди
Електронволт је количина кинетичке енергије стечена или изгубљена једним електроном који убрзава из мировања кроз електричну разлику потенцијала од једног волта у вакууму. Отуда има вредност од једног волта, 1 J/C, помноженог са елементарним наелектрисањем електрона e, 1,602,176,634×10−19 C.[9] Према томе, један електронволт је једнак 1,602,176,634×10−19 J.[10]
Електронволт, за разлику од волта, није СИ јединица. Електронволт (eV) је јединица енергије док је волт (V) изведена СИ јединица електричног потенцијала. СИ јединица за енергију је џул (J).
МасаУреди
Еквиваленцијом масе и енергије, електроволта је такође јединица масе. Уобичајено је у физици честица, где се јединице масе и енергије често замењују, да се маса изражава у јединицама eV/c2, где је c брзина светлости у вакууму (од E = mc2). Уобичајено је да се маса једноставно изражава у виду „eV” као јединицом масе, ефикасно користећи систем природних јединица са c подешеним на 1.[11] Еквивалент масе од 1 eV/c2 је
На пример, електрон и позитрон, сваки са масом од 0,511 MeV/c2, могу да се униште дајући 1,022 MeV енергије. Маса протона је 0,938 GeV/c2. Генерално, масе свих хадрона су реда 1 GeV/c2, што GeV (гигаелектронволт) чини погодном јединицом масе за физику честица:
- 1 GeV/c2 = 1,782,661,92×10−27 kg.
Обједињена атомска јединица масе (u), готово тачно 1 грам подељена Авогадровим бројем, готово је маса атома водоника, што је углавном маса протона. Да би се претворила у електронволте, користи се формула:
- 1 u = 931,4941 MeV/c2 = 0,931,4941 GeV/c2.
Коришћење електронволта за изражавање масеУреди
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 енергијаУреди
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 показује зашто је eV основна јединица за енергију пошто или еквивалентно чиме се уклања погрешно веровање да је eV јединица за потенцијал или наелктрисање.
Електронволт и особине фотонаУреди
Енергија, E, фреквенција, ν, и таласна дужина, λ фотона повезани су изразом
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
до
- .
Електронволт и температураУреди
У неким областима, као што је физика плазме, уобичајено је да се електронволт користи као јединица температуре. Конверзија у келвине, К, постиже се преко Болцманове константе, kB
На пример, типична плазма у фузији је енергије 15 keV, или 174 мегакелвина.
Употреба електронволта за изражавање времена и растојањаУреди
У физици честица, растојање и време се понекад изражава у инверзним електронволтима преко фактора конверзије [12]
- = 6,582 118 89(26) x 10-16 eV s
- = 197,326 960 2(77) eV nm
Види јошУреди
РеференцеУреди
- ^ „What is Light?” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 5. 12. 2013. г. Приступљено 22. 6. 2015.
- ^ Elert, Glenn. „The Electromagnetic Spectrum, The Physics Hypertextbook”. Hypertextbook.com. Приступљено 2010-10-16.
- ^ „Definition of frequency bands on”. Vlf.it. Приступљено 2010-10-16.
- ^ CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants
- ^ IUPAC Gold Book, p. 75
- ^ SI brochure Архивирано 2012-07-16 на сајту Wayback Machine, Sec. 4.1 Table 7
- ^ „Fundamental Physical Constants from NIST”.
- ^ „Definitions of the SI units: Non-SI units”.
- ^ „2018 CODATA Value: elementary charge”. The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20. 5. 2019. Приступљено 2019-05-20.
- ^ „2018 CODATA Value: electron volt”. The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20. 5. 2019. Приступљено 2019-05-20.
- ^ Barrow, J. D. "Natural Units Before Planck." Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 24 (1983): 24.
- ^ K. Hagiwara et al, Review of Particle Physics, Phys. Rev. D66, 010001 (2002)
ЛитератураУреди
- E Richard Cohen; Tom Cvitas; Jeremy G Frey; Bertil Holstrom; John W Jost, ур. (2007). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (PDF). International Union of Pure and Applied Chemistry (3. изд.). 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.
