Elektronvolt
Satuan di luar SI, diizinkan dipakai · besaran: energi
01 · Definisi
Elektronvolt lahir di laboratorium pemercepat: menghitung energi partikel dalam joule sama merepotkannya dengan mengukur jarak antarkota dalam mikron.
Satu elektronvolt adalah energi yang diperoleh sebuah elektron setelah melewati beda potensial satu volt. Definisinya langsung menjadi angka: muatan elektron dikali volt memberi 1,602 176 634·10⁻¹⁹ joule — sejak 2019 nilai yang tepat, sebab muatan dasar telah dipatok oleh definisi ampere. Satuan ini menutupi seluruh fisika skala kecil: energi ikatan sebuah molekul beberapa elektronvolt, satu kuantum sinar-X puluhan kiloelektronvolt, satu proton di Penumbuk Hadron Besar tujuh teraelektronvolt.
Energi sebuah foton dalam elektronvolt adalah 1240 dibagi panjang gelombang dalam nanometer. Cahaya hijau 550 nm sama dengan 2,25 eV, dan segala yang tampak muat di antara 1,65 dan 3,26 eV. Satu angka menggantikan tetapan Planck di saku.
02 · Konversi
Masukkan energi — lembar ini mengonversinya
Elektronvolt satu-satunya satuan yang dengan nyaman berpindah ke empat skala sekaligus: energi, suhu, panjang gelombang, dan massa. Para fisikawan memakai keempatnya sebagai sinonim — «transisi pada dua elektronvolt» dan «garis pada 620 nanometer» menyebut hal yang sama.
Lewat E = mc² elektronvolt menjadi ukuran massa pula. Elektron berbobot 511 keV/c², proton 938 MeV/c², boson Higgs 125 GeV/c². Dalam fisika partikel pembagian dengan c² biasanya ditinggalkan.
| Satuan | Nama | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|---|
| eV | elektronvolt | 1 | ikatan molekul, spektrum atom |
| meV | milielektronvolt | 1000 | getaran kisi, derau termal |
| keV | kiloelektronvolt | 0,001 | sinar-X, kulit dalam |
| MeV | megaelektronvolt | 1·10⁻⁶ | transisi inti, massa partikel |
| GeV | gigaelektronvolt | 1·10⁻⁹ | penumbuk partikel, massa proton |
| TeV | teraelektronvolt | 1·10⁻¹² | batas pemercepat, sinar kosmik |
Baris yang sama terbaca dengan empat cara: sebagai energi, sebagai panjang gelombang foton, sebagai suhu kT, dan sebagai massa dalam eV/c². Para fisikawan memakainya sebagai sinonim.
03 · Orde besaran
dari derau termal sampai sinar kosmikikatan kimia dan cahaya tampak
04 · Alat ukur
Dengan apa elektronvolt diukur
Membentangkan radiasi menurut energi kuantumnya. Detektor germanium membedakan garis hingga setepat satu kiloelektronvolt.
Energi berkas ditentukan oleh jumlah tegangan yang telah dilalui partikel: dari sanalah satuan ini mendapat nama. LHC memacu proton sampai 7 TeV.
Mengukur energi elektron yang dihantam keluar oleh cahaya: selisih antara kuantum dan energi kinetik memberi energi ikatan di dalam zat.
Menelan partikel bulat-bulat dan mengukur energi yang terlepas dalam gigaelektronvolt. Begitulah boson Higgs ditemukan pada 125 GeV.
05 · Aturan penulisan
e kecil, V besar, awalan di depan keduanya
Lambangnya ditulis serangkai: keV, MeV, GeV — awalan berdiri di depan seluruh satuan, bukan di antara hurufnya. E besar akan berarti eksa, v kecil tak berarti apa pun. Dalam kalimat biasa ejaan nama menurut bahasa setempat diperbolehkan, tetapi dalam rumus dan tabel lambang Latin lebih baik.
Dalam fisika partikel berlaku sistem dengan c = 1, dan massa ditulis begitu saja dalam GeV tanpa pembagian dengan kuadrat laju cahaya. Di luar bidang itu c² tak boleh dihilangkan: eV dan eV/c² adalah besaran yang berbeda.
06 · Satuan tetangga
Elektronvolt berdiri di persimpangan tiga satuan SI: muatan elektron memberi pengali, volt memberi definisi, joule memberi hasil. Lewat tetapan Planck dan Boltzmann ia berpindah menjadi frekuensi dan suhu.
Pada 300 K energi termal kT sebesar 25,9 meV — nilai inilah yang menetapkan skala proses termal dalam elektronika dan kimia.
07 · Bagian sejarah
Tetangga pada skala atomik
Satuan energi sistem CGS. Untuk skala atomik ia ternyata terlalu kasar: elektronvolt enam ratus miliar kali lebih kecil daripada erg.
Energi ionisasi hidrogen: 13,6 eV. Spektrum atom sampai kini masih dihitung dalam rydberg dan sentimeter terbalik.
Satuan atomik energi, dua kali rydberg. Perhitungan molekul dijalankan justru dalam satuan ini — dengan begitu semua tetapan lenyap dari persamaan.
Energi ikatan yang dihitung per mol zat. Biokimia dan kimia organik masih berpegang padanya; fisika sudah berpindah ke elektronvolt.
Satuan di luar SI yang pada 2019 menjadi lebih tepat daripada joule
Sebelum pembaruan SI, elektronvolt bersifat hampiran: nilainya bergantung pada muatan elektron yang terukur dan diperhalus setiap kali ada percobaan baru. Pada 2019 muatan dasar dipatok oleh definisi — tepat 1,602 176 634·10⁻¹⁹ coulomb — dan faktor konversi dari elektronvolt ke joule menjadi angka tepat tanpa ketakpastian. Timbullah keadaan yang ganjil: sebuah satuan di luar SI, yang oleh SI hanya «diizinkan dipakai», kini terikat pada joule secara mutlak ketat, sedangkan banyak besaran di dalam sistem itu sendiri diukur dengan ketepatan yang terbatas.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan satuan di luar sistem yang tak dapat ditinggalkan baik oleh teknik maupun kehidupan sehari-hari. Masing-masing punya lembarnya: definisi, konversi, alat, aturan penulisan. Dalam 36 bahasa.
Satuan di luar SI
buka lembar elektronvoltSatuan dasar SI
dengan warna terakota yang berdiri di belakang elektronvoltSatuan turunan SI bernama sendiri
dua puluh dua lembarBahasa lembar
36 bahasa. Lambang eV dan rumus tidak diterjemahkan — semuanya sama dalam segala bahasa; yang diterjemahkan ialah prosanya, contohnya, dan aturan penulisan tiap aksara.