De elektronvolt (eV) is een energie-eenheid die veel wordt gebruikt in de natuurkunde, met name de atomaire, nucleaire en deeltjesfysica. Eén elektronvolt is de energie die wordt gewonnen door een enkel elektron dat wordt versneld door een potentiaalverschil van 1 volt. Terwijl joules de SI-eenheid zijn, zijn elektronvolt intuïtiever op subatomaire schalen waar de energiehoeveelheden ongelooflijk klein zijn.
De formule
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
Converteren:
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
Of gebruik de notatie 1 eV = 1,602e-19 J.
Uitgewerkt voorbeeld
Een elektron wordt versneld door een potentiaal van 100 volt. Hoeveel energie wint het in joule?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
In joules is dit een ongelooflijk klein aantal. In eV is het gewoon 100 eV – veel handiger.
Gemeenschappelijke energieschalen in de natuurkunde
| Schaal | Typische energie |
|---|---|
| Chemische bindingen | 1–10 eV |
| Atomaire ionisatie | 10–20 eV |
| Röntgenfotonen | 1.000–10.000 eV (keV) |
| Gammastralen | > 1.000.000 eV (MeV) |
| Deeltjesversnellers | GeV (giga-eV) of TeV (tera-eV) |
Door gebruik te maken van eV zijn deze schalen direct vergelijkbaar.
Fotonenenergie
Fotonen hebben energie gerelateerd aan frequentie:
E = h × f
Waar h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s de constante van Planck is. In eV wordt dit:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
Een foton van zichtbaar licht (frequentie 5 × 10¹⁴ Hz) heeft energie:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
Veel eenvoudiger dan berekenen in joules.
Kinetische energie in eV
In de deeltjesfysica is de kinetische energie van een deeltje versneld door een potentiaal V eenvoudigweg:
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
Een proton dat met 1 miljoen volt wordt versneld, krijgt 1 miljoen eV of 1 MeV aan kinetische energie. Deze eenvoud is de reden waarom eV standaard is in de hoge-energiefysica.
Tips
Als je in de natuurkunde werkt, gebruik dan eV voor atomaire schalen, joules voor macroscopische systemen. Gemeenschappelijke veelvouden: keV (10³ eV), MeV (10⁶ eV), GeV (10⁹ eV), TeV (10¹² eV). Bedenk ook dat eV energie meet, ongeacht of deze kinetisch, elektrisch of elektromagnetisch is.
Gebruik onze Elektron-Volt naar Joule Converter om direct tussen eV en joules om te zetten.