Електронволт

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај

Во физиката, електронволт (симбол: eV) е единица за енергија. По дефиниција, ова е еднакво на количеството на кинетичка енергија со која ја се здобива еден неврзан електрон кога се забрзува преку електричен напон од еден волт. Така ова е 1 волт (1 џул по кулон) помножен со полнежот на електронот (1 e, или 1,60217653(14)×10−19
 C
). Така еден електронволт е еднаков на 1,60217653(14)×10−19
 J
.[1]

Електронволтот не е SI-единица и неговата вредност се добива по експериментален пат.[2] Ова е често употребувана единица за енергија во физиката, и наоѓа широка примена во физиката на тврдото тело, атомската и нуклеарната физика, како и физиката на елементарните честички. Обично се користи со SI-претставките мили-, кило-, мега-, гига-, тера- или пета- (meV, keV, MeV, GeV, TeV и PeV).

Во хемијата, честопати е корисно да се има моларен еквивалент, т.е. кинетичката енергија што би ја добил еден мол електрони минувајќи низ потенцијална разлика од еден волт. Ова е еднакво на 96,48538(2) kJ/mol. Во електроволти се изразуваат и атомските својства како енергијата на јонизација.

Како единица за енергија[уреди]

Стапки на претворање:

За споредба:

Како единица за маса[уреди]

Со еднаквоста на масата и енергијата, електронволтот е исто така и единица за маса. Таа често се среќава во физиката на елементарните честички, каде масата и енергијата честопати се заменуваат, за употреба на eV/c2, каде c е брзината на светлината во вакуум (од E = mc2). Уште почесто се користи систем на природни единици и просто се употребува eV, со c зададено на 1 како единица за маса.

На пример, кога електрон и позитрон имаат маса од по 0,511 MeV/c2 секој, тие можат да се анихилираат (поништат) за да оддадат 1,022 MeV енергија. Протонот има маса од 0,938 GeV/c2, што значи дека гигаелектронволтот е многу згодна единица за маса во физиката на елементарните честички.

1 GeV/c2 = 1.783×10−27 kg

Единицата за атомска маса, 1 грам поделен со Авогадровиот број ја дава приближно масата на водороден атом, што е главо масата на протонот. За претворање на мегаелектронволти се користи формулата:

1 еам = 931.46 MeV/c2 = 0.93146 GeV/c2
1 MeV/c2 = 1.074×10–3 еам


Однос со единиците за време и растојание[уреди]

Во Физиката на елементарните честички нашироко се користи систем од единици каде брзината на светлината во вакуум изразена со c, и смалената Планкова константа изразена со ħ, се бездимензионални и еднакви на обединување: c = ħ = 1. Кај овие единици, растојанијата и времето се изразува преку обратни единици за енергија (истовремено енергијата и амсата се изразуваат со истите единици, видете Еднаквост на масата и енергијата). In particular, particle должините на распрснување честопати се претставуваат со единици за обратни маси на честичките.

Вон овој систем на единици, стапките на претворање помеѓу електроволтот, секундата, и нанометарот се следниве:[4]

ħ = 6,58211899±10×10−22
 MeV s
.

Горенаведените релации исто така ни овозможуваат да го изразиме средниот животен век τ на нестабилна честичка (во секунди) по пат на ширината на распад Γ (во eV) преку Γ = ħ/τ. На пример, B0 мезонот има среден животен век од 1,542(16) пикосекунди, или ширина на распад од 4,269±44×10−4
 eV
, и неговата средна должина на распад изнесува = 462 µm.

Како единица за температура[уреди]

Во извесни полиња на физиката, како изучувањето на плазмата, електроволтот се употребува како најзгодна единица за температура. Претворањето во келвини (симбол: големо K) се определува со kB, наречено Болцманова константа:

{1 \mbox{ eV} \over k_{\mathrm{B}}} = {1.602\,176\,53(14) \times 10^{-19} \mbox{ J} \over 1.380\,6505(24) \times 10^{-23} \mbox{ J/K}} = 11\,604.505(20) \mbox{ K}.

На приемер, типичната плазма при фузија со магнетно врзување има топлина од 15 keV, или 170 мегакелвини.

Својства на фотоните[уреди]

Енергијата на фотоните во рамките на видливиот спектар

Енергијата E, фреквенцијата ν, и брановата должина λ на еден фотон се поврзани со соодносот

E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}=\frac{(4.135 667 33\times 10^{-15}\ \mbox{eV s})(3\times10^{8}\ \mbox{m/s})}{\lambda}

каде h е Планковата константа и c е брзината на светлината. За побрза пресметка, ова се сведува на

E\mbox{(eV)}\approx\frac{1240}{\lambda\ \mbox{(nm)}}

Поток од фотони со бранова должина од 532 nm (зелено светло) би имал енергија од приближно 2.33 eV. Така, 1 eV соодветствува на поток инфрацрвени фотони со бранова должина од 1240 nm, и тн.

1 eV = 8065.5447 cm-1

Поврзано[уреди]

Наводи[уреди]

  1. P.J. Mohr, B.N. Taylor (2005). „Препорачани вредности од CODATA за фундаменталните физички константи: 2002“. „Reviews of Modern Physics“ 77: 1–107. doi:10.1103/RevModPhys.77.1. http://www.atomwave.org/rmparticle/ao%20refs/aifm%20refs%20sorted%20by%20topic/other%20rmp%20articles/CODATA2005.pdf.  Подробно објаснение како се избрани и определени CODATA константите. (англиски)
  2. http://physics.nist.gov/cuu/Units/outside.html
  3. ЦЕРН - Толковник (англиски)
  4. C. Amsler и др. (2008). „Review of Particle Physics“. „Physics Letters B“ 667: 1. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/consrpp.pdf. 

Надворешни врски[уреди]