Elektronowolt (eV) jest jednostką energii powszechnie stosowaną w fizyce, zwłaszcza w fizyce atomowej, jądrowej i cząsteczkowej. Jeden elektronowolt to energia uzyskana przez pojedynczy elektron przyspieszony różnicą potencjałów wynoszącą 1 wolt. Choć jednostką SI są dżule, elektronowolt jest bardziej intuicyjny w skalach subatomowych, gdzie ilości energii są niewiarygodnie małe.
Formuła
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
Aby przekonwertować:
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
Lub używając zapisu 1 eV = 1,602e-19 J.
Sprawdzony przykład
Elektron jest przyspieszany poprzez potencjał 100 woltów. Jaką energię zyskuje w dżulach?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
W dżulach jest to niewiarygodnie mała liczba. W przypadku pojazdów elektrycznych jest to po prostu 100 eV – znacznie wygodniej.
Powszechne skale energii w fizyce
| Skala | Typowa energia |
|---|---|
| Wiązania chemiczne | 1–10 eV |
| Jonizacja atomowa | 10–20 eV |
| Fotony rentgenowskie | 1 000–10 000 eV (keV) |
| Promienie gamma | > 1 000 000 eV (MeV) |
| Akceleratory cząstek | GeV (giga-eV) lub TeV (tera-eV) |
Użycie eV sprawia, że te skale są natychmiast porównywalne.
Energia fotonów
Fotony mają energię związaną z częstotliwością:
E = h × f
Gdzie h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s jest stałą Plancka. W eV staje się to:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
Foton światła widzialnego (częstotliwość 5 × 10¹⁴ Hz) ma energię:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
Znacznie łatwiejsze niż obliczanie w dżulach.
Energia kinetyczna w eV
W fizyce cząstek energia kinetyczna cząstki przyspieszanej przez potencjał V wynosi po prostu:
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
Proton przyspieszony do 1 miliona woltów zyskuje 1 milion eV lub 1 MeV energii kinetycznej. Dzięki tej prostocie eV jest standardem w fizyce wysokich energii.
Porady
Pracując w fizyce, używaj eV dla skal atomowych, dżuli dla układów makroskopowych. Wspólne wielokrotności: keV (103 eV), MeV (10⁶ eV), GeV (10⁹ eV), TeV (10¹² eV). Pamiętaj również, że eV mierzy energię niezależnie od tego, czy jest to energia kinetyczna, elektryczna czy elektromagnetyczna.
Użyj naszego Przetwornika elektronowolt na dżul, aby natychmiastowo przeliczyć eV na dżule.