Электрон-вольт (эВ) — это единица энергии, обычно используемая в физике, особенно в атомной, ядерной физике и физике элементарных частиц. Один электрон-вольт — это энергия, полученная одним электроном, ускоренным за счет разности потенциалов в 1 вольт. В то время как джоули являются единицей СИ, электрон-вольты более интуитивно понятны на субатомных масштабах, где количества энергии невероятно малы.

Формула

1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules

Чтобы преобразовать:

Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹

Или, воспользовавшись обозначением 1 эВ = 1,602e-19 Дж.

Рабочий пример

Электрон ускоряется под напряжением 100 В. Какую энергию в джоулях он получит?

Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
       = 1.602 × 10⁻¹⁷ J

В джоулях это невероятно маленькое число. В эВ это просто 100 эВ — гораздо удобнее.

Общие энергетические шкалы в физике

Шкала Типичная энергия
Химические связи 1–10 эВ
Атомная ионизация 10–20 эВ
Рентгеновские фотоны 1000–10000 эВ (кэВ)
Гамма-лучи > 1 000 000 эВ (МэВ)
Ускорители частиц ГэВ (гига-эВ) или ТэВ (тера-эВ)

Использование эВ делает эти шкалы сразу сопоставимыми.

Фотонная энергия

Фотоны имеют энергию, связанную с частотой:

E = h × f

Где h = 6,626 × 10⁻³⁴ Дж·с — постоянная Планка. В эВ это будет выглядеть так:

E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f

Фотон видимого света (частота 5×10¹⁴ Гц) имеет энергию:

E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV

Гораздо проще, чем считать в джоулях.

Кинетическая энергия в эВ

В физике элементарных частиц кинетическая энергия частицы, ускоренной через потенциал V, выражается просто:

KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)

Протон, ускоренный до напряжения 1 миллион вольт, приобретает кинетическую энергию 1 миллион эВ или 1 МэВ. Именно эта простота объясняет, почему эВ является стандартом в физике высоких энергий.

Советы

Занимаясь физикой, используйте эВ для атомных масштабов и джоули для макроскопических систем. Общие кратные: кэВ (10³ эВ), МэВ (10⁶ эВ), ГэВ (10⁹ эВ), ТэВ (10¹² эВ). Также помните, что эВ измеряет энергию независимо от того, является ли она кинетической, электрической или электромагнитной.

Используйте наш Конвертер электрон-вольт в джоуль, чтобы мгновенно конвертировать эВ в джоули.