电子伏特 (eV) 是物理学中常用的能量单位,特别是原子物理学、核物理学和粒子物理学。一电子伏特是单个电子通过 1 伏电势差加速所获得的能量。虽然焦耳是国际单位制单位,但电子伏特在亚原子尺度上更为直观,因为亚原子尺度的能量极其微小。
公式
1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ joules
转换:
Energy (J) = Energy (eV) × 1.602 × 10⁻¹⁹
Energy (eV) = Energy (J) / 1.602 × 10⁻¹⁹
或者使用符号 1 eV = 1.602e-19 J。
工作示例
电子通过 100 伏电势加速。它获得多少能量(以焦耳为单位)?
Energy = 100 eV × 1.602 × 10⁻¹⁹ J/eV
= 1.602 × 10⁻¹⁷ J
以焦耳为单位,这是一个非常小的数字。以 eV 为单位,就是 100 eV——方便得多。
物理学中常见的能量尺度
| 规模 | 典型能量 |
|---|---|
| 化学键 | 1–10 eV |
| 原子电离 | 10–20 eV |
| X射线光子 | 1,000–10,000 eV(keV) |
| 伽马射线 | > 1,000,000 eV(兆电子伏) |
| 粒子加速器 | GeV(千兆电子伏特)或 TeV(兆电子伏特) |
使用 eV 可以使这些尺度立即具有可比性。
光子能量
光子具有与频率相关的能量:
E = h × f
其中 h = 6.626 × 10⁻3⁴ J·s 是普朗克常数。在 eV 中,这变为:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ eV·s × f
可见光光子(频率 5 × 10^4 Hz)具有能量:
E = 4.136 × 10⁻¹⁵ × 5 × 10¹⁴ = 2.07 eV
比以焦耳计算容易得多。
动能(eV)
在粒子物理学中,通过势 V 加速的粒子的动能很简单:
KE (eV) = (charge in electrons) × V (volts)
质子加速至 100 万伏,获得 100 万电子伏或 1 兆电子伏的动能。这种简单性就是 eV 成为高能物理学标准的原因。
## 尖端
在从事物理学工作时,对于原子尺度使用 eV,对于宏观系统使用焦耳。公倍数:keV (10³ eV)、MeV (10⁶ eV)、GeV (10⁹ eV)、TeV (10^2 eV)。另请记住,eV 测量的是能量,无论是动能、电能还是电磁能。
使用我们的电子伏特到焦耳转换器 即时在 eV 和焦耳之间进行转换。