전자볼트(eV)는 물리학, 특히 원자, 핵, 입자 물리학에서 일반적으로 사용되는 에너지 단위입니다. 1전자볼트는 1볼트의 전위차를 통해 가속된 단일 전자가 얻은 에너지입니다. 줄은 SI 단위이지만 전자 볼트는 에너지 양이 엄청나게 작은 아원자 규모에서 더 직관적입니다.
공식
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
변환하려면:
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
또는 1 eV = 1.602e-19 J 표기법을 사용합니다.
작업한 예
전자는 100볼트 전위를 통해 가속됩니다. 줄 단위로 어떤 에너지를 얻나요?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
줄 단위로 보면 이는 엄청나게 작은 숫자입니다. eV에서는 단순히 100eV이므로 훨씬 더 편리합니다.
물리학의 일반적인 에너지 척도
| 규모 | 일반에너지 |
|---|---|
| 화학결합 | 1~10eV |
| 원자 이온화 | 10~20eV |
| 엑스레이 광자 | 1,000~10,000eV(keV) |
| 감마선 | > 1,000,000eV(MeV) |
| 입자 가속기 | GeV(giga-eV) 또는 TeV(tera-eV) |
eV를 사용하면 이러한 척도를 즉시 비교할 수 있습니다.
광자 에너지
광자는 주파수와 관련된 에너지를 가지고 있습니다.
E = h × f
여기서 h = 6.626 × 10⁻³⁴ J·s는 플랑크 상수입니다. eV에서는 다음과 같이 됩니다.
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
가시광선(주파수 5 × 101⁴Hz)의 광자는 다음과 같은 에너지를 갖습니다.
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
줄 단위로 계산하는 것보다 훨씬 쉽습니다.
운동에너지(eV)
입자 물리학에서 전위 V를 통해 가속된 입자의 운동 에너지는 간단합니다.
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
100만 볼트로 가속된 양성자는 100만 eV 또는 1 MeV의 운동 에너지를 얻습니다. 이러한 단순성은 eV가 고에너지 물리학의 표준인 이유입니다.
팁
물리학에서 작업할 때 원자 규모에는 eV를 사용하고 거시적 시스템에는 줄을 사용합니다. 공배수: keV(10³ eV), MeV(10⁶ eV), GeV(10⁹ eV), TeV(101² eV). 또한 eV는 운동, 전기, 전자기 여부에 관계없이 에너지를 측정한다는 점을 기억하세요.
전자-볼트-줄 변환기를 사용하여 eV와 줄을 즉시 변환하세요.