Что такое эв в физике
Перейти к содержимому

Что такое эв в физике

  • автор:

Что такое эв в физике

— внесистемная единица энергии, обычно применяемая для измерения энергии элементарных частиц. Обозначается эВ или eV. 1 эВ равен кинетич. энергии, к-рую приобретает заряженная частица, имеющая 1 элементарный электрич. заряд (заряд электрона e), при ее свободном движении в электрич. поле между двумы точками этого поля, имеющими разность потенциалов 1 В. 1 эВ эрг. Широко применяются кратные единицы: 1 кэВ=10 3 эВ и 1 МэВ=10 6 эВ. Во многих уравнениях астрофизики встречается экспоненциальный множитель exp(W/kT), где W — энергия состояния или разность энергий двух состояний. Если W выражена в эВ (так, напр., разность энергий 1-го возбужденного и основного состояний атома водорода равна 10,2 эВ), то удобно и kT выражать в эВ. Значению kT=1 эВ соответствует температура T=11640 К.

Часто в эВ выражают массу элементарных частиц, что основано на уравнении Эйнштейна , связывающем массу тела с его полной энергией (масса протона, напр., равна 938,3 МэВ). Энергия, соответствующая одной атомной единице массы, т.е. 1/12 массы нуклида 12 C, равна (931,50160,0026) МэВ.

Публикации с ключевыми словами: электронвольт — единицы измерений
Публикации со словами: электронвольт — единицы измерений
Карта смысловых связей для термина ЭЛЕКТРОНВОЛЬТ
См. также:

Электрон-вольт, единица энергии

Электронвольт (электрон-вольт, электроновольт) — единица измерения электрической энергии, используемая в атомной и молекулярной физике.

Как мы увидим, джоуль оказывается слишком крупной единицей для измерения энергии электронов, атомов, молекул как в атомной и ядерной физике, так и в химии и молекулярной биологии. Здесь удобнее пользоваться единицей электрон-вольт (эВ). Один электрон-вольт равен энергии, которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов 1 В (вольт). Заряд электрона равен 1,6*10 -19 Кл, и, поскольку изменение потенциальной энергии равно qV,

1 эВ = (1,6*10 -19 Кл)(1,0 В) =1,6*10 -19 Дж.

Электрон, ускоренный разностью потенциалов 1000 В, теряет потенциальную энергию 1000 эВ и приобретает кинетическую энергию 1000 эВ (или 1 кэВ). Если той же разностью потенциалов ускорить частицу с вдвое большим зарядом (2е = 3,2*10 -19 Кл), ее энергия изменится на 2000 эВ.

Электрон-вольт — удобная единица для измерения энергии молекул и элементарных частиц, но он не принадлежит к системе СИ. Поэтому при расчетах следует переводить электрон-вольты в джоули, пользуясь приведенным выше коэффициентом.

Электрический потенциал уединенного точечного заряда

Электрический потенциал на расстоянии r от уединенного точечного заряда Q можно получить непосредственно из формулы (24.4).

Электрическое поле точечного заряда имеет напряженность

и направлено вдоль радиуса от заряда (или к заряду, если Q

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Что такое эв в физике

Электронвольт (электрон-вольт) — внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике, в физике элементарных частиц, а так же в других родственных областях науки. В России обозначается: эВ, на международном уровне: eV.

1 эВ = 1,602 176 6208(98)·10 −19 Дж = 1,602 176 6208(98)·10 −12 эрг.

В электронвольтах может измеряться не только энергия E, но и масса m (Например в физике элементарных частиц). Основанием для этого служит факт выполнения соотношения E = mc 2 , где c — скорость света, являющаяся фундаментальной постоянной, не изменяющийся ни при каких условиях. В единицах массы 1 эВ = 1,782 661 907(11)·10 −36 кг, и напротив, 1 кг = 5,609 588 650(34)·10 35 эВ.

Импульс элементарной частицы также может быть выражен в электронвольтах (строго говоря, в эВ/c).

Обозначение Величина
килоэлектронвольт (кэВ) 1 тыс эВ
мегаэлектронвольт (МэВ) 1 млн эВ
гигаэлектронвольт (ГэВ) 1 млрд эВ
тераэлектронвольт (ТэВ) 1 трлн эВ

Единицы измерения расстояний, энергий и масс

Атомные ядра и составляющие их частицы очень маленькие, поэтому измерять их в метрах или сантиметрах неудобно. Физики измеряют их в фемтометрах (фм). 1 фм = 10 –15 м, или одна квадриллионная доля метра. Это в миллион раз меньше нанометра (типичный размер молекул). Размер протона или нейтрона как раз примерно 1 фм. Существуют тяжелые частицы, размер которых еще меньше.

Энергии в мире элементарных частиц тоже слишком малы, чтоб измерять их в Джоулях. Вместо этого используют единицу энергии электронвольт (эВ). 1 эВ, по определению, это энергия, которую приобретет электрон в электрическом поле при прохождении разности потенциалов в 1 Вольт. 1 эВ примерно равен 1,6·10 –19 Дж. Электронвольт удобен для описания атомных и оптических процессов. Например, молекулы газа при комнатной температуре имеют кинетическую энергию примерно 1/40 электронвольта. Кванты света, фотоны, в оптическом диапазоне имеют энергию около 1 эВ.

Явления, происходящие внутри ядер и внутри элементарных частиц, сопровождаются гораздо большими изменениями энергии. Здесь уже используются мегаэлектронвольты (МэВ), гигаэлектронвольты (ГэВ) и даже тераэлектронвольты (ТэВ). Например, протоны и нейтроны движутся внутри ядер с кинетической энергией в несколько десятков МэВ. Энергия протон-протонных или электрон-протонных столкновений, при которых становится заметна внутренняя структура протона, составляет несколько ГэВ. Для того, чтобы родить самые тяжелые из известных на сегодня частиц — топ-кварки, — требуется сталкивать протоны с энергией около 1 ТэВ.

Между шкалой расстояний и шкалой энергии можно установить соответствие. Для этого можно взять фотон с длиной волны L и вычислить его энергию: E = c·h/L. Здесь c — скорость света, а h — постоянная Планка, фундаментальная квантовая константа, равная примерно 6,62·10 –34 Дж·сек. Это соотношение можно использовать не только для фотона, но и более широко, при оценке энергии, необходимой для изучения материи на масштабе L. В «микроскопических» единицах измерения 1 ГэВ отвечает размеру примерно 1,2 фм.

Согласно знаменитой формуле Эйнштейна E0 = mc 2 , масса и энергия покоя тесно взаимосвязаны. В мире элементарных частиц эта связь проявляется самым непосредственным образом: при столкновении частиц с достаточной энергией могут рождаться новые тяжелые частицы, а при распаде покоящейся тяжелой частицы разница масс переходит в кинетическую энергию получившихся частиц.

По этой причине массы частиц тоже принято выражать в электронвольтах (а точнее, в электронвольтах, деленных на скорость света в квадрате). 1 эВ соответствует массе всего в 1,78·10 –36 кг. Электрон в этих единицах весит 0,511 МэВ, а протон 0,938 ГэВ. Открыто множество и более тяжелых частиц; рекордсменом пока является топ-кварк с массой около 170 ГэВ. Самые легкие из известных частиц с ненулевой массой — нейтрино — весят всего несколько десятков мэВ (миллиэлектронвольт).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *