L'électron-volt (eV) est une unité d'énergie couramment utilisée en physique, en particulier en physique atomique, nucléaire et des particules. Un électron-volt est l'énergie gagnée par un seul électron accéléré par une différence de potentiel de 1 volt. Alors que les joules sont l'unité SI, les électrons-volts sont plus intuitifs aux échelles subatomiques où les quantités d'énergie sont incroyablement minuscules.
La formule
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
Pour convertir :
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
Ou en utilisant la notation 1 eV = 1,602e-19 J.
Exemple travaillé
Un électron est accéléré via un potentiel de 100 volts. Quelle énergie gagne-t-il en joules ?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
En joules, c'est un nombre incroyablement petit. En eV, c'est simplement 100 eV – beaucoup plus pratique.
Échelles d'énergie courantes en physique
| Échelle | Énergie typique |
|---|---|
| Liaisons chimiques | 1 à 10 eV |
| Ionisation atomique | 10 à 20 eV |
| Photons à rayons X | 1 000 à 10 000 eV (keV) |
| Rayons gamma | > 1 000 000 eV (MeV) |
| Accélérateurs de particules | GeV (giga-eV) ou TeV (téra-eV) |
L’utilisation d’eV rend ces échelles immédiatement comparables.
Énergie photonique
Les photons ont une énergie liée à la fréquence :
E = h × f
Où h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s est la constante de Planck. En eV, cela devient :
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
Un photon de lumière visible (fréquence 5 × 10¹⁴ Hz) a de l'énergie :
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
Beaucoup plus simple que de calculer en joules.
Énergie cinétique en eV
En physique des particules, l'énergie cinétique d'une particule accélérée via un potentiel V est simplement :
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
Un proton accéléré à 1 million de volts gagne 1 million d'eV ou 1 MeV d'énergie cinétique. Cette simplicité explique pourquoi eV est la norme en physique des hautes énergies.
Conseils
Lorsque vous travaillez en physique, utilisez eV pour les échelles atomiques, les joules pour les systèmes macroscopiques. Multiples communs : keV (10³ eV), MeV (10⁶ eV), GeV (10⁹ eV), TeV (10¹² eV). N'oubliez pas non plus que l'eV mesure l'énergie, qu'elle soit cinétique, électrique ou électromagnétique.
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