Kas ir elektronu volts fizikā?

Elektronvolts (eV) ir ļoti maza enerģijas vienība, ko izmanto fizikas pētniecības jomās, piemēram, kodolfizikā un daļiņu fizikā, daļēji tāpēc, ka standarta enerģijas vienība džouls ir pārāk liela, lai to izmantotu. skaidra nozīme šādos pētījumos kā bāzes vienība. Elektronu volta standarta vērtību aprēķina kā 1.602 x 10–19 džouli vai 0.0000000000000000001602 džouli. Vērtība tiek iegūta no enerģijas, kas nepieciešama, lai pārvietotu vienu elektronu caur viena volta elektrisko potenciālu, vai kā līdzvērtīgu enerģijas daudzumu, ko nes viens gaismas fotons. Viens triljons elektronu voltu (TeV) jeb 1 x 1012 eV joprojām ir tik maza enerģijas vērtība, ka to uzskata par līdzvērtīgu darba enerģijas daudzumam, ko skudra patērē kustībā, un standarta 100 vatu kvēlspuldzei. spuldze stundā sadedzina 2,200,000,000,000 2.2 1024 XNUMX XNUMX reižu vairāk enerģijas nekā skudra jeb XNUMX x XNUMX elektronvolti.

Elektronvoltu vērtību izmantošana ir plaši izplatīta arī citās fundamentālo zinātnisko pētījumu jomās, kur atsevišķos aprēķinos tas var atspoguļot temperatūras vai elektromagnētiskā starojuma vērtības. Tas ietver astronomiju, kur to izmanto, lai klasificētu gaismas viļņu garumus. Tas ir tāpēc, ka elektronu volts ir fundamentāls kinētiskās enerģijas mērījums, ko praktiski var izmantot pētījumos molekulārā līmenī. Vērtība 13.6 eVs ir vienāda ar enerģiju, kas nepieciešama, lai jonizētu ūdeņraža atomu, kas ir visizplatītākais elements astronomiskajos pētījumos. Lai sāls molekulu sadalītu nātrija un hlorīda elementos, ir nepieciešama 4.2 eV vērtība, kas padara elektronvoltus par ērtu mērīšanas terminu daudzām izplatītām ķīmiskām reakcijām.

Neskatoties uz plašo izmantošanu pētniecībā, elektronu voltu neuzskata par standarta metrisko vienību, jo tā vērtība var mainīties atkarībā no eksperimenta apstākļiem un prasībām. To var arī izmantot, lai attēlotu masas vienību fizikas aprēķinos, lai līdzsvarotu enerģijas vienības speciālajā relativitātes vienādojumā E = MC2. Tas ļauj aprēķināt subatomisko daļiņu, piemēram, protonu, masu, kur viens protons ir līdzvērtīgs 938,000,000 0.938 2 eVs dalītam ar gaismas ātrumu kvadrātā, kas tiek izteikts kā giga elektronvolti īsumā kā XNUMX GeV/cXNUMX.

Nav tiešas pārveidošanas par elektronvoltiem no standarta voltiem kā elektriskā potenciāla mēra. Lai gan tie abi šķiet atvasināti, tie ir dažādu lietu mērījumi, kur elektronu volti ir kinētiskās enerģijas mērs, pamatojoties uz džoulu, un volti kā potenciālu starpības mērs starp diviem vadošiem punktiem. Tomēr elektronu volti ievēro metrisko konvenciju attiecībā uz daudzuma palielināšanos, un prefikss kilo apzīmē 1,000 KeV; mega, kas ir viens miljons vai MeV; giga, kas pārstāv vienu miljardu GeV; un tā tālāk.