Электронвольт (эВ) – величина, определяющая энергию частиц в атомных и ядерных процессах. Один эВ равен энергии, которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов в 1 вольт. В физике высоких энергий и квантовой механике эта величина заменяет джоули из-за удобства расчетов.
1 эВ ≈ 1,602 × 10−19 Дж. Для массивных частиц, например протонов, используют кратные значения: килоэлектронвольты (кэВ), мегаэлектронвольты (МэВ), гигаэлектронвольты (ГэВ). В коллайдерах энергии достигают тераэлектронвольт (ТэВ), что позволяет изучать кварки и бозоны.
В астрофизике эВ помогает описывать космическое излучение. Энергия фотонов рентгеновского диапазона – от 100 эВ до 100 кэВ, гамма-квантов – свыше 1 МэВ. В полупроводниках ширина запрещенной зоны кремния составляет 1,1 эВ, что определяет КПД солнечных батарей.
Эв: значение и использование
Электронвольт (эВ) – стандарт для оценки энергии частиц в физике. 1 эВ равен энергии, которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов в 1 вольт. В ядерных и квантовых процессах применяют кратные величины: килоэлектронвольты (кэВ), мегаэлектронвольты (МэВ), гигаэлектронвольты (ГэВ).
Где используют эВ?
В ускорителях заряженных частиц энергию пучков указывают в МэВ или ГэВ. Например, Большой адронный коллайдер разгоняет протоны до 6,5 ТэВ. В астрофизике эВ помогает описывать космическое излучение: энергия фотонов гамма-всплесков достигает сотен ГэВ.
Перевод в другие системы
1 эВ ≈ 1,602 × 10−19 джоулей. Для перевода в массу (E=mc²) используют соотношение: 1 эВ/c² ≈ 1,783 × 10−36 кг. Температуру можно выразить через эВ: 1 К ≈ 8,617 × 10−5 эВ.
Пример: энергия связи атомного ядра – порядка 8 МэВ на нуклон, а энергия химических реакций не превышает 10 эВ на молекулу.
Электронвольты в физике: энергия частиц и фотонов
Электронвольт (эВ) определяет энергию, которую приобретает частица с зарядом электрона, пройдя разность потенциалов в 1 вольт. 1 эВ ≈ 1,6×10−19 джоулей. В атомной физике используют кратные значения: килоэлектронвольты (кэВ, 103 эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, 106 эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, 109 эВ).
В ядерных реакциях выделяют энергию порядка МэВ на частицу. Например, деление урана-235 высвобождает ~200 МэВ. В ускорителях частицы разгоняют до энергий в ТэВ (тераэлектронвольты, 1012 эВ). LHC (Большой адронный коллайдер) сталкивает протоны с энергией 6,5 ТэВ.
Фотоны рентгеновского диапазона обладают энергией 100 эВ – 100 кэВ, гамма-кванты – свыше 100 кэВ. Энергия видимого света лежит в пределах 1,5–3 эВ. Зная энергию фотона в эВ, вычисляют длину волны: λ (нм) = 1240 / E (эВ).
Электронвольты удобны при расчетах взаимодействий на микроуровне. Они позволяют сравнивать энергии частиц без перевода в джоули, упрощая анализ экспериментальных данных.
Перевод электронвольтов в джоули и другие величины
1 эВ = 1,602176634×10−19 Дж. Для перевода умножьте значение в эВ на данный коэффициент. Например, 5 эВ = 5 × 1,602176634×10−19 ≈ 8,0109×10−19 Дж.
Для пересчёта в калории используйте соотношение: 1 эВ ≈ 3,8293×10−20 кал. 10 эВ = 10 × 3,8293×10−20 ≈ 3,8293×10−19 кал.
В атомных системах 1 эВ соответствует 8065,5439 см−1 (волновым числам). Для преобразования умножьте на данный множитель: 2 эВ = 2 × 8065,5439 ≈ 16131,0878 см−1.
Для перевода в кельвины (термодинамическая температура) 1 эВ ≈ 11604,518 K. Пример: 0,1 эВ ≈ 0,1 × 11604,518 ≈ 1160,4518 K.
В ядерной физике часто используют мегаэлектронвольты (МэВ). 1 МэВ = 106 эВ = 1,602176634×10−13 Дж.
