Az elektronvolt (eV) a fizikában, különösen az atom-, mag- és részecskefizikában általánosan használt energiaegység. Egy elektronvolt az az energia, amelyet egyetlen elektron nyer 1 voltos potenciálkülönbséggel. Míg a joule az SI mértékegysége, az elektronvoltok intuitívabbak a szubatomi skálákon, ahol az energiamennyiségek hihetetlenül kicsik.
A képlet
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
A konvertáláshoz:
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
Vagy az 1 eV = 1,602e-19 J jelölést használva.
Működött példa
Egy elektron 100 voltos potenciálon keresztül gyorsul. Mekkora energiát nyer joule-ban?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
Joule-ban ez hihetetlenül kicsi szám. eV-ban ez egyszerűen 100 eV – sokkal kényelmesebb.
Általános energiamérlegek a fizikában
| Skála | Tipikus energia |
|---|---|
| Kémiai kötések | 1-10 eV |
| Atom ionizáció | 10-20 eV |
| Röntgen fotonok | 1000–10000 eV (keV) |
| Gamma sugarak | > 1 000 000 eV (MeV) |
| Részecskegyorsítók | GeV (giga-eV) vagy TeV (tera-eV) |
Az eV használatával ezek a skálák azonnal összehasonlíthatók.
Fotonenergia
A fotonok energiája a frekvenciához kapcsolódik:
E = h × f
Ahol h = 6,626 × 10⁻34 J·s, az Planck-állandó. Az eV-ben ez a következő lesz:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
A látható fény fotonjának (frekvencia 5 × 10¹4 Hz) energiája van:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
Sokkal egyszerűbb, mint joule-ban számolni.
Kinetikus energia az eV-ben
A részecskefizikában egy V potenciálon felgyorsított részecske mozgási energiája egyszerűen:
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
Egy 1 millió volton felgyorsított proton 1 millió eV vagy 1 MeV kinetikus energiát nyer. Ez az egyszerűség az oka annak, hogy az eV szabványos a nagyenergiájú fizikában.
Tippek
A fizikában végzett munka során eV-t használjon atomi skálákhoz, joule-t makroszkopikus rendszerekhez. Közös többszörösei: keV (10³ eV), MeV (106 eV), GeV (10⁹ eV), TeV (10¹² eV). Ne feledje továbbá, hogy az eV méri az energiát, függetlenül attól, hogy kinetikus, elektromos vagy elektromágneses.
Az [Electron-Volt to Joule Converter] (/en/conversions/scientific-units/electron-volt-joule) segítségével azonnal konvertálhat eV és joule között.