Elektron-volt (eV) är en energienhet som vanligtvis används inom fysik, särskilt atom-, kärn- och partikelfysik. En elektron-volt är den energi som erhålls av en enda elektron som accelereras genom en potentialskillnad på 1 volt. Medan joule är SI-enheten, är elektronvolt mer intuitivt på subatomära skalor där energimängderna är otroligt små.
Formeln
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
För att konvertera:
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
Eller använd notationen 1 eV = 1.602e-19 J.
Arbetat exempel
En elektron accelereras genom en 100-volts potential. Vilken energi får den i joule?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
I joule är detta ett otroligt litet antal. I eV är det helt enkelt 100 eV — mycket bekvämare.
Vanliga energiskalor i fysik
| Skala | Typisk energi |
|---|---|
| Kemiska bindningar | 1–10 eV |
| Atomisk jonisering | 10–20 eV |
| Röntgenfotoner | 1 000–10 000 eV (keV) |
| Gammastrålar | > 1 000 000 eV (MeV) |
| Partikelacceleratorer | GeV (giga-eV) eller TeV (tera-eV) |
Att använda eV gör dessa vågar omedelbart jämförbara.
Fotonenergi
Fotoner har energi relaterad till frekvens:
E = h × f
Där h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s är Plancks konstant. I eV blir detta:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
En foton av synligt ljus (frekvens 5 × 10¹⁴ Hz) har energi:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
Mycket lättare än att beräkna i joule.
Kinetisk energi i eV
Inom partikelfysik är den kinetiska energin hos en partikel som accelereras genom en potential V helt enkelt:
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
En proton som accelereras med 1 miljon volt får 1 miljon eV eller 1 MeV kinetisk energi. Denna enkelhet är anledningen till att eV är standard inom högenergifysik.
Tips
När du arbetar i fysik, använd eV för atomskala, joule för makroskopiska system. Vanliga multipler: keV (10³ eV), MeV (10¹² eV), GeV (10¹ eV), TeV (10¹² eV). Kom också ihåg att eV mäter energi oavsett om den är kinetisk, elektrisk eller elektromagnetisk.
Använd vår Electron-Volt to Joule Converter för att konvertera mellan eV och joule direkt.