În fizică și chimie , electronvoltul sau electron-volt (electronvolți plural sau electron-volți) (simbol eV ) este o unitate de măsură a energiei .
Valoarea electronvoltului este definită ca energia cinetică dobândită de un electron accelerat din repaus printr-o diferență de potențial de un volt : 1 eV = (1 e ) × (1 V ), unde e denotă valoarea absolută a sarcinii electrice a electronul (sau sarcina elementară ). Un electronvolt este egal cu:
1 eV = 1,602 176 634 x 10 -19 J .Este o unitate în afara Sistemului Internațional de Unități (SI), dar utilizarea sa este acceptată odată cu aceasta . Valoarea sa se obține experimental.
sau:
h = 6.626 070 15 × 10 −34 J s este constanta lui Planck ; α = 7.297 352 566 4 (17) × 10 −3 ( adimensional ) este constanta structurii fine ; μ 0 = 4π × 10 −7 H / m este permeabilitatea magnetică a vidului ; c = 2.997 924 58 × 10 8 m / s este viteza luminii în vid; J este simbolul joule-ului ; Este simbolul coulombului .Electronvoltul este utilizat în special în fizica particulelor pentru a exprima nivelurile de energie întâlnite în acceleratoarele de particule și fuziunea termonucleară , în fizica semiconductorilor pentru a exprima decalajul acestora sau în fizica plasmei:
Submultipli și multipli obișnuiți :
În unele documente relativ vechi, se poate observa notația „BeV”, pentru miliarde de electronvolt ( „miliarde de electronvolți” ): BeV este echivalent cu GeV (gigaelectronvolt).
În chimie, unele măsurători specifice de energie, în special potențialul electrochimic , potențialul de extracție al elementelor, energia de ionizare a atomilor gazoși sau a altor molecule din atomistică , energia termică a moleculelor, sunt exprimate destul de des. În eV .
1 eV = 96,485 kJ / mol sau 23,06 kcal / molDin relația E = mc 2 a relativității speciale , deducem:
De exemplu, masa electronului este de 511 keV / c 2 , cea a protonului de 938 MeV / c 2 și cea a neutronului este de 940 MeV / c 2 .
În sistemul unităților naturale adesea folosit de fizicienii particulelor, în care stabilim c = 1, omitem să scriem „/ c 2 ”.
Urmând raționamentul anterior, putem folosi electronvoltul ca unitate de impuls , în eV / c . Din nou, sistemul unităților naturale face posibilă scrierea acestui impuls direct în eV , în general fie în GeV, fie în TeV .
În unele domenii, cum ar fi fizica plasmei , poate fi practic să folosiți electronvoltul ca unitate de temperatură. Pentru a efectua conversie, constanta Boltzmann k este utilizat B .
De exemplu, o temperatură tipică a plasmei într-o fuziune de închidere magnetică este de 15 keV sau 174 MK ( megakelvini ). Temperatura ambiantă (~ 20 ° C ) corespunde cu 1/40 de electronvolt ( 0,025 eV ).
Se întâmplă, de asemenea, să măsurăm o durată foarte scurtă în electronvolți. Într-adevăr, conform relației lui Heisenberg , putem asorta un timp la energie și, atunci când acel timp este foarte mic (mai mic decât atosecunda sau 10-18 secunde ), măsurarea este mai puțin semnificativă în ochii observatorului exprimată în secunde decât în eV. Conversia este efectuată de:
Astfel de durate se găsesc în special în timpul de înjumătățire al nucleilor exotici . De exemplu, timpul de înjumătățire de 8 C este de 230 keV sau 1,43 × 10 −21 s .
Pentru comoditate, este obișnuit să se omită factorul 2 în calculele care implică mai multe unități. Astfel, conversia devine ħ / eV = 6.582 119 × 10 −16 s
De asemenea, se întâmplă ca energia fotonilor să fie măsurată în electronvolți.
este :dar h constanta lui Planck este egal cu:
și c viteza luminii este de 299 792 458 m s −1 .
Deci, un foton de 1 eV va avea o lungime de undă de 1,239 841 875 µm . În practică, o lungime de undă de 1,24 nm este calculată pentru un foton de 1 keV .
În calculele care implică mai multe unități, este mai bine să folosiți ħ mai degrabă decât h. Formula pentru calcularea vitezei luminii rămâne o distanță împărțită la un timp (prin urmare, fără ajustare cu un factor de 2 π).