Το ηλεκτρόνιο-βολτ (eV) είναι μια μονάδα ενέργειας που χρησιμοποιείται συνήθως στη φυσική, ιδιαίτερα στην ατομική, την πυρηνική και τη σωματιδιακή φυσική. Ένα ηλεκτρόνιο-βολτ είναι η ενέργεια που αποκτάται από ένα μόνο ηλεκτρόνιο που επιταχύνεται μέσω διαφοράς δυναμικού 1 βολτ. Ενώ τα τζάουλ είναι η μονάδα SI, τα ηλεκτρονιοβολτ είναι πιο διαισθητικά σε υποατομικές κλίμακες όπου τα μεγέθη ενέργειας είναι απίστευτα μικροσκοπικά.

Η Φόρμουλα

1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules

Για μετατροπή:

Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹

Ή χρησιμοποιώντας τον συμβολισμό 1 eV = 1.602e-19 J.

Παράδειγμα εργασίας

Ένα ηλεκτρόνιο επιταχύνεται μέσω ενός δυναμικού 100 βολτ. Τι ενέργεια κερδίζει σε joules;

Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
       = 1.602 × 10⁻¹⁷ J

Σε joules, αυτός είναι ένας απίστευτα μικρός αριθμός. Σε eV, είναι απλά 100 eV — πολύ πιο βολικό.

Κοινές Ενεργειακές Κλίμακες στη Φυσική

Κλίμακα Τυπική Ενέργεια
Χημικοί δεσμοί 1–10 eV
Ατομικός ιονισμός 10–20 eV
Φωτόνια ακτίνων Χ 1.000–10.000 eV (keV)
Ακτίνες γάμμα > 1.000.000 eV (MeV)
Επιταχυντές σωματιδίων GeV (giga-eV) ή TeV (tera-eV)

Η χρήση eV καθιστά αυτές τις κλίμακες αμέσως συγκρίσιμες.

Ενέργεια φωτονίων

Τα φωτόνια έχουν ενέργεια που σχετίζεται με τη συχνότητα:

E = h × f

Όπου h = 6,626 × 10-34 J·s είναι η σταθερά του Planck. Σε eV, αυτό γίνεται:

E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f

Ένα φωτόνιο ορατού φωτός (συχνότητα 5 × 1014 Hz) έχει ενέργεια:

E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV

Πολύ πιο εύκολο από τον υπολογισμό σε joules.

Κινητική Ενέργεια σε eV

Στη σωματιδιακή φυσική, η κινητική ενέργεια ενός σωματιδίου που επιταχύνεται μέσω ενός δυναμικού V είναι απλά:

KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)

Ένα πρωτόνιο που επιταχύνεται μέσω 1 εκατομμυρίου βολτ κερδίζει 1 εκατομμύριο eV ή 1 MeV κινητικής ενέργειας. Αυτή η απλότητα είναι ο λόγος που το eV είναι στάνταρ στη φυσική υψηλής ενέργειας.

Συμβουλές

Όταν εργάζεστε στη φυσική, χρησιμοποιήστε eV για ατομικές κλίμακες, joules για μακροσκοπικά συστήματα. Κοινά πολλαπλάσια: keV (103 eV), MeV (106 eV), GeV (109 eV), TeV (1012 eV). Θυμηθείτε επίσης ότι το eV μετρά την ενέργεια ανεξάρτητα από το αν είναι κινητική, ηλεκτρική ή ηλεκτρομαγνητική.

Χρησιμοποιήστε τον Μετατροπέα Electron-Volt σε Joule για να μετατρέψετε άμεσα μεταξύ eV και joule.