Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Электронвольт (электрон-вольт, редко электроновольт; русское обозначение: эВ, международное: eV) — внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике, в физике элементарных частиц и в близких и родственных областях науки (биофизике, физической химии, астрофизике и т. п.).
В Российской Федерации электронвольт допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «физика»[1].
Содержание
Определение
Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В[2]. Так как работа при переносе заряда q равна - 1 эВ = 1,602 176 6341019 Дж (точно) = 1,602 176 6341012 эрг (точно).
Основные сведения
В физике элементарных частиц в электронвольтах обычно выражается не только энергия
Электронвольт по сравнению с энергиями, характерными для большинства ядерных процессов, — маленькая величина, в этой области физики обычно применяются кратные единицы:
- килоэлектронвольт (кэВ) — 1000 эВ,
- мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 млн электронвольт,
- гигаэлектронвольт (ГэВ) — 1 млрд электронвольт,
- тераэлектронвольт (ТэВ) — 1 трлн электронвольт.
Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких триллионов электронвольт (тераэлектронвольт, ТэВ). Один ТэВ приблизительно равен (кинетической) энергии летящего комара[6] или энергии, выделяющейся при падении маленькой капли воды диаметром в 1 мм (массой ок. 0,5 мг) с высоты 3 см.
Температура, которая является мерой средней кинетической энергии частиц, тоже иногда выражается в электронвольтах, исходя из соотношения температуры и энергии частиц в одноатомном идеальном газе
В электронвольтах выражают энергию квантов электромагнитного излучения (фотонов). Энергия фотонов с частотой - hc = 1239,841 984… эВ·нм (точно)[3] 1240 эВ·нм.
Так, фотон с длиной волны 1 нм имеет энергию 1240 эВ; фотон с энергией 10 эВ имеет длину волны 124 нм и т. д.
В электронвольтах измеряется также работа выхода при внешнем фотоэффекте — минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества под действием света.
В химии часто используется молярный эквивалент электронвольта. Если один моль электронов или однозарядных ионов перенесён между точками с разностью потенциалов 1 В, он приобретает (или теряет) энергию Q = 96 485,332 12... Дж (точно)[3], равную произведению 1 эВ на число Авогадро. Эта величина, выраженная в джоулях, численно равна постоянной Фарадея (модулю заряда 1 моля электронов), выраженной в кулонах. Аналогично, если при химической реакции в одном моле вещества выделяется (или поглощается) энергия 96,485 кДж, то соответственно каждая молекула теряет (или получает) около 1 эВ.
В электронвольтах измеряется также ширина распада элементарных частиц и других квантовомеханических состояний, например ядерных энергетических уровней. Ширина распада — это неопределённость энергии состояния, связанная с временем жизни состояния соотношением неопределённостей: = /). Частица с шириной распада 1 эВ имеет время жизни 6,582 119 569...1016 с (точно)[3]. Аналогично квантовомеханическое состояние с временем жизни 1 с имеет ширину 6,582 119 569...1016 эВ (точно)[3].
Одним из первых термин «электронвольт» применил американский физик и инженер Карл Дарроу[англ.] в 1923 году[8].
Кратные и дольные единицы
В ядерной физике и физике высоких энергий обычно используются кратные единицы: килоэлектронвольты (кэВ, keV, 103 эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 106 эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 109 эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 1012 эВ). В физике космических лучей, кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 1015 эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 1018 эВ). В зонной теории твёрдого тела, физике полупроводников и физике нейтрино — дольные единицы: миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 103 эВ).
| Кратные
|
Дольные
|
| величина
|
название
|
обозначение
|
величина
|
название
|
обозначение
|
| 101 эВ
|
декаэлектронвольт
|
даэВ
|
daeV
|
101 эВ
|
дециэлектронвольт
|
дэВ
|
deV
|
| 102 эВ
|
гектоэлектронвольт
|
гэВ
|
heV
|
102 эВ
|
сантиэлектронвольт
|
сэВ
|
ceV
|
| 103 эВ
|
килоэлектронвольт
|
кэВ
|
keV
|
103 эВ
|
миллиэлектронвольт
|
мэВ
|
meV
|
| 106 эВ
|
мегаэлектронвольт
|
МэВ
|
MeV
|
106 эВ
|
микроэлектронвольт
|
мкэВ
|
µeV
|
| 109 эВ
|
гигаэлектронвольт
|
ГэВ
|
GeV
|
109 эВ
|
наноэлектронвольт
|
нэВ
|
neV
|
| 1012 эВ
|
тераэлектронвольт
|
ТэВ
|
TeV
|
1012 эВ
|
пикоэлектронвольт
|
пэВ
|
peV
|
| 1015 эВ
|
петаэлектронвольт
|
ПэВ
|
PeV
|
1015 эВ
|
фемтоэлектронвольт
|
фэВ
|
feV
|
| 1018 эВ
|
эксаэлектронвольт
|
ЭэВ
|
EeV
|
1018 эВ
|
аттоэлектронвольт
|
аэВ
|
aeV
|
| 1021 эВ
|
зеттаэлектронвольт
|
ЗэВ
|
ZeV
|
1021 эВ
|
зептоэлектронвольт
|
зэВ
|
zeV
|
| 1024 эВ
|
йоттаэлектронвольт
|
ИэВ
|
YeV
|
1024 эВ
|
иоктоэлектронвольт
|
иэВ
|
yeV
|
| 1027 эВ
|
роннаэлектронвольт
|
РнэВ
|
ReV
|
1027 эВ
|
ронтоэлектронвольт
|
рнэВ
|
reV
|
| 1030 эВ
|
кветтаэлектронвольт
|
КвэВ
|
QeV
|
1030 эВ
|
квектоэлектронвольт
|
квэВ
|
qeV
|
| рекомендовано к применению применять не рекомендуется
|
Некоторые значения энергий и масс в электронвольтах
| Энергия фотона с длиной волны 21,1061 см (радиолиния нейтрального атомарного водорода)
|
5,87433 мкэВ
|
| Энергия фотона с частотой 1 ТГц
|
4,13 мэВ
|
| Тепловая энергия поступательного движения одной молекулы при комнатной температуре
|
0,025 эВ
|
| Энергия фотона с длиной волны 1240 нм (ближняя инфракрасная область оптического спектра)
|
1,0 эВ
|
| Энергия фотона с длиной волны 500 нм (граница зелёного и голубого цветов в видимом спектре)
|
2,5 эВ
|
| Энергия образования одной молекулы воды из водорода и кислорода[9]
|
3,0 эВ
|
| Постоянная Ридберга (почти равна энергии ионизации атома водорода)
|
13,605 693 122 994(26) эВ[3]
|
| Энергия электрона в кинескопе телевизора
|
Порядка 20 кэВ
|
| Энергии космических лучей
|
1 МэВ — 11021 эВ
|
| Типичная энергия частиц — продуктов ядерного распада
|
| альфа-частицы
|
2—10 МэВ [10]
|
| бета-частицы
|
0—6 МэВ [10]
|
| гамма-кванты
|
0,01—5 МэВ [10]
|
| Массы частиц
|
| Нейтрино[11]
|
Сумма масс всех трёх ароматов < 0,12 эВ[12]
|
| Электрон[11]
|
0,510 998 950 00(15) МэВ[3]
|
| Протон[11]
|
938,272 088 16(29) МэВ[3]
|
| Бозон Хиггса
|
125,09 ± 0,24 ГэВ[13]
|
| t-кварк (самая тяжёлая из известных элементарных частиц)[11]
|
173,315 ± 0,485 ± 1,23 ГэВ[14]
|
| Планковская масса
|
|
|
1,220 890(14)1019 ГэВ[3]
|
Примечания
- Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.
- Электронвольт // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Архивная копия от 8 декабря 2013 на Wayback Machine Fundamental Physical Constants — Complete Listing
- Научно-популярный доклад на Президиуме РАН Л. Б. Окуня
- 1 2 Электронвольт // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 545. — 760 с. — ISBN 5-85270-101-7.
- Glossary Архивная копия от 15 сентября 2014 на Wayback Machine — CMS Collaboration, CERN: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics». (англ.)
- Conversion factors for energy equivalents (неопр.). Дата обращения: 18 марта 2008. Архивировано 26 января 2021 года.
- Darrow K. K. Some Contemporary Advances in Physics (англ.) // Bell System Technical Journal. — Vol. 2 (4). — P. 110. Архивировано 12 октября 2014 года.
- Численно равна стандартной энтальпии образования воды в джоулях на моль, делённой на постоянную Авогадро и делённой на модуль заряда электрона в кулонах
- 1 2 3 Gamma-Ray Spectrum Catalogue (неопр.). Дата обращения: 15 августа 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.
- 1 2 3 4 Единицы измерения расстояний, энергий и масс (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2015. Архивировано 10 сентября 2015 года.
- Mertens S. Direct Neutrino Mass Experiments (англ.) // J. Phys.: Conf. Ser.. — 2016. — Vol. 718. — P. 022013. Архивировано 19 апреля 2021 года.
- ATLAS и CMS обнародовали совместное измерение массы хиггсовского бозона (неопр.). Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 года.
- Свойства топ-кварка: результаты (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2015. Архивировано 1 августа 2015 года.
Ссылки
|
|