I fysikk og kjemi er elektronvolt eller elektronvolt (flertall elektronvolter eller elektronvolter) (symbol eV ) en måleenhet for energi .
Verdien av elektronvolten er definert som den kinetiske energien som er oppnådd av et elektron akselerert fra hvile med en potensialforskjell på en volt : 1 eV = (1 e ) × (1 V ), hvor e betegner verdien absolutt av den elektriske ladningen til elektronet (eller elementærladning ). En elektronvolt er lik:
1 eV = 1,602 176 634 x 10 -19 J .Det er en enhet utenfor det internasjonale systemet for enheter (SI), men bruken aksepteres med den . Verdien oppnås eksperimentelt.
eller:
h = 6,626 070 15 × 10 −34 J s er Plancks konstant ; α = 7,297 352566 4 (17) × 10 −3 ( dimensjonsløs ) er den fine strukturkonstanten ; μ 0 = 4π × 10 −7 H / m er den magnetiske permeabiliteten til vakuum ; c = 2,997 924 58 × 10 8 m / s er lysets hastighet i vakuum; J er symbolet på joule ; Det er symbolet på coulomb .Elektronvolten brukes spesielt i partikkelfysikk for å uttrykke energinivåene som oppstår i partikkelakseleratorer og termonukleær fusjon , i halvlederfysikk for å uttrykke gapet til disse eller i plasmafysikk:
Vanlig submultiple og multipler :
I noen relativt gamle dokumenter kan man se betegnelsen “BeV”, for milliarder elektronvolt ( “billion electronvolts” ): BeV tilsvarer GeV (gigaelectronvolt).
I kjemi, noen spesifikke energimålinger, spesielt det elektrokjemiske potensialet , ekstraksjonspotensialet til elementene, ioniseringsenergien til gassatomer eller andre molekyler i atomistikken , den termiske energien til molekyler, blir ofte uttrykt. I eV .
1 eV = 96,485 kJ / mol eller 23,06 kcal / molFra forholdet E = mc 2 av spesiell relativitet , trekker vi ut:
For eksempel kan massen av elektronet er 511 keV / c 2 , som av den proton av 938 MeV / c 2 og den for nøytron er 940 MeV / c 2 .
I systemet med naturlige enheter som ofte brukes av partikkelfysikere, der vi setter c = 1, utelater vi å skrive "/ c 2 ".
Etter den forrige resonnementet kan vi også bruke elektronvolten som en enhet av momentum , i eV / c . Også her gjør systemet med naturlige enheter det mulig å skrive dette momentum direkte i eV , generelt enten i GeV eller i TeV .
I noen områder, for eksempel plasmafysikk , kan det være praktisk å bruke elektronvolten som en enhet for temperatur. For å utføre konverteringen, er Boltzmanns konstant k er B benyttes .
For eksempel, en typisk plasmatemperaturen i et magnetiske oppdemningsapparat fusjon er 15 keV , eller 174 MK ( megakelvins ). Omgivelsestemperaturen (~ 20 ° C ) tilsvarer 1/40 av en elektronvolt ( 0,025 eV ).
Det hender også at vi måler en veldig kort varighet i elektronvolter. I henhold til forholdet til Heisenberg kan vi matche en tid til energi, og når den tiden er veldig liten (mindre enn attosekunden , eller 10-18 s ), er målingen mindre signifikant i observatørens øyne uttrykt i sekunder enn i eV. Konverteringen utføres av:
Slike varigheter finnes spesielt i halveringstiden til eksotiske kjerner . For eksempel er halveringstiden på 8 C 230 keV , eller 1,43 × 10 −21 s .
For enkelhets skyld er det vanlig å utelate faktor 2 i beregninger som involverer flere enheter. Dermed blir konverteringen ħ / eV = 6,582 119 × 10 −16 s
Det skjer også at energien til fotoner måles i elektronvolter.
er :men h Plancks konstant er lik:
og c lysets hastighet er 299 792 458 m s −1 .
Så en 1 eV- foton vil ha en bølgelengde på 1,239 841 875 µm . I praksis beregnes en bølgelengde på 1,24 nm for en 1 keV foton .
I beregninger som involverer flere enheter, er det bedre å bruke ħ i stedet for h. Formelen for beregning av lyshastigheten forblir en avstand delt på en tid (derfor uten justering med en faktor på 2 π).