इलेक्ट्रॉनवोल्ट
SI से बाहर की, प्रयोग की अनुमति वाली इकाई · राशि: ऊर्जा
01 · परिभाषा
इलेक्ट्रॉनवोल्ट त्वरकों की प्रयोगशालाओं में जन्मा: कणों की ऊर्जा जूल में गिनना उतना ही असुविधाजनक है जितना शहरों के बीच की दूरी माइक्रोन में नापना।
एक इलेक्ट्रॉनवोल्ट वह ऊर्जा है जो इलेक्ट्रॉन एक वोल्ट की विभवांतर पार करके पाता है। परिभाषा सीधे संख्या बन जाती है: इलेक्ट्रॉन का आवेश गुणा वोल्ट देता है 1.602 176 634·10⁻¹⁹ जूल — 2019 से यह ठीक-ठीक मान है, क्योंकि मूल आवेश ऐम्पियर की परिभाषा से बाँध दिया गया। यह इकाई छोटे पैमानों की सारी भौतिकी ढँक लेती है: अणु की बंध ऊर्जा कुछ इलेक्ट्रॉनवोल्ट, एक्स-किरण का क्वांटम दसियों किलोइलेक्ट्रॉनवोल्ट, और बड़े हैड्रॉन टकराव-यंत्र का प्रोटॉन सात टेराइलेक्ट्रॉनवोल्ट।
फोटॉन की ऊर्जा इलेक्ट्रॉनवोल्ट में पाने के लिए 1240 को नैनोमीटर में तरंगदैर्घ्य से भाग दीजिए। 550 नैनोमीटर का हरा प्रकाश 2.25 eV है, और सारा दृश्य प्रकाश 1.65 और 3.26 eV के बीच बैठ जाता है। एक ही संख्या जेब में प्लांक स्थिरांक की जगह ले लेती है।
02 · रूपांतरण
ऊर्जा भरिए — पर्चा बदल देगा
इलेक्ट्रॉनवोल्ट अकेली ऐसी इकाई है जो एक साथ चार पैमानों में सुविधा से बदल जाती है: ऊर्जा, तापमान, तरंगदैर्घ्य और द्रव्यमान। भौतिक विज्ञानी चारों को पर्यायवाची की तरह बरतते हैं — «दो इलेक्ट्रॉनवोल्ट पर संक्रमण» और «620 नैनोमीटर पर रेखा» एक ही बात कहते हैं।
E = mc² के रास्ते इलेक्ट्रॉनवोल्ट द्रव्यमान का माप भी बन जाता है। इलेक्ट्रॉन का भार 511 keV/c², प्रोटॉन का 938 MeV/c², हिग्स बोसॉन का 125 GeV/c²। कण भौतिकी में c² से भाग देना प्रायः छोड़ दिया जाता है।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलती है |
|---|---|---|---|
| eV | इलेक्ट्रॉनवोल्ट | 1 | अणु के बंध, परमाणुओं के स्पेक्ट्रम |
| meV | मिलीइलेक्ट्रॉनवोल्ट | 1000 | जालक के कंपन, ऊष्मीय रव |
| keV | किलोइलेक्ट्रॉनवोल्ट | 0.001 | एक्स-किरण, भीतरी कक्ष |
| MeV | मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट | 1·10⁻⁶ | नाभिकीय संक्रमण, कणों के द्रव्यमान |
| GeV | गीगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट | 1·10⁻⁹ | टकराव-यंत्र, प्रोटॉन का द्रव्यमान |
| TeV | टेराइलेक्ट्रॉनवोल्ट | 1·10⁻¹² | त्वरकों की सीमा, ब्रह्मांडीय किरणें |
एक ही पंक्ति चार तरह से पढ़ी जाती है: ऊर्जा की तरह, फोटॉन की तरंगदैर्घ्य की तरह, तापमान kT की तरह और eV/c² में द्रव्यमान की तरह। भौतिक विज्ञानी इन्हें पर्यायवाची मानते हैं।
03 · परिमाण की कोटियाँ
ऊष्मीय रव से ब्रह्मांडीय किरणों तकरासायनिक बंध और दृश्य प्रकाश
04 · मापक यंत्र
इलेक्ट्रॉनवोल्ट किससे मापते हैं
विकिरण को क्वांटमों की ऊर्जा के अनुसार बिखेर देता है। जर्मेनियम संसूचक रेखाओं को किलोइलेक्ट्रॉनवोल्ट तक अलग पहचानता है।
पुंज की ऊर्जा उस कुल वोल्टता से तय होती है जिससे कण गुज़रा: इकाई का नाम वहीं से मिला। LHC प्रोटॉन को 7 TeV तक दौड़ाता है।
प्रकाश से उखाड़े गए इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा नापता है: क्वांटम और गतिज ऊर्जा का अंतर पदार्थ में बंध ऊर्जा देता है।
कण को पूरा निगल जाता है और निकली ऊर्जा गीगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट में नापता है। हिग्स बोसॉन 125 GeV पर इसी तरह मिला।
05 · लेखन नियम
e छोटा, V बड़ा, उपसर्ग दोनों से पहले
चिह्न जोड़कर लिखा जाता है: keV, MeV, GeV — उपसर्ग पूरी इकाई के आगे आता है, अक्षरों के बीच नहीं। बड़ा E एक्सा होता, छोटा v कुछ भी नहीं। चलती इबारत में नाम का देशी लेखन चलेगा, पर सूत्रों और सारणियों में लातीनी चिह्न ही ठीक है।
कण भौतिकी में ऐसी प्रणाली चलती है जिसमें c = 1, और द्रव्यमान बस GeV में लिखा जाता है, प्रकाश की चाल के वर्ग से भाग दिए बिना। इस क्षेत्र के बाहर c² छोड़ना मना है: eV और eV/c² अलग-अलग राशियाँ हैं।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
इलेक्ट्रॉनवोल्ट तीन SI इकाइयों के जोड़ पर खड़ा है: इलेक्ट्रॉन का आवेश गुणक देता है, वोल्ट परिभाषा, जूल परिणाम। प्लांक और बोल्ट्ज़मान के स्थिरांकों से होकर यह आवृत्ति और तापमान में बदल जाता है।
300 K पर ऊष्मीय ऊर्जा kT 25.9 meV होती है — यही मान इलेक्ट्रॉनिकी और रसायन में ऊष्मीय प्रक्रियाओं का पैमाना तय करता है।
07 · ऐतिहासिक भाग
परमाणविक पैमानों के पड़ोसी
CGS प्रणाली की ऊर्जा इकाई। परमाणविक पैमानों के लिए यह बहुत मोटी निकली: इलेक्ट्रॉनवोल्ट अर्ग से छह सौ अरब गुना छोटा है।
हाइड्रोजन की आयनन ऊर्जा: 13.6 eV। परमाणु स्पेक्ट्रम आज भी रिडबर्ग और व्युत्क्रम सेंटीमीटर में गिने जाते हैं।
ऊर्जा की परमाणविक इकाई, रिडबर्ग से दुगुनी। अणुओं की गणनाएँ इसी में की जाती हैं — तब समीकरणों से सारे स्थिरांक लोप हो जाते हैं।
पदार्थ के प्रति मोल गिनी गई बंध ऊर्जा। जैवरसायन और कार्बनिक रसायन इसे थामे हैं, भौतिकी इलेक्ट्रॉनवोल्ट पर चली गई।
वह इकाई जो SI से बाहर है और 2019 में जूल से भी ठीक हो गई
SI के सुधार से पहले इलेक्ट्रॉनवोल्ट लगभग था: उसका मान इलेक्ट्रॉन के नापे गए आवेश पर टिका था और हर नए प्रयोग के साथ सुधरता था। 2019 में मूल आवेश परिभाषा से बाँध दिया गया — ठीक 1.602 176 634·10⁻¹⁹ कूलंब — और इलेक्ट्रॉनवोल्ट से जूल का बदलाव गुणांक बिना अनिश्चितता की ठीक संख्या बन गया। एक अनोखी स्थिति बनी: SI से बाहर की इकाई, जिसे SI केवल «प्रयोग की अनुमति» देता है, अब जूल से बिलकुल कड़ाई से बँधी है, जबकि प्रणाली के भीतर की बहुत सी राशियाँ सीमित परिशुद्धि से ही नापी जाती हैं।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ, और पद्धति से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्र: परिभाषा, रूपांतरण, यंत्र, लेखन नियम। 36 भाषाओं में।
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36 भाषाएँ। चिह्न eV और सूत्र अनूदित नहीं होते — वे सब भाषाओं में एक से हैं; अनूदित होते हैं गद्य, उदाहरण और हर लिपि के अपने लेखन-नियम।