Elektronvolt
Unit di luar SI, dibenarkan digunakan · kuantiti: tenaga
01 · Takrif
Elektronvolt lahir di makmal pemecut: mengira tenaga zarah dalam joule sama menyusahkannya seperti mengukur jarak antara bandar dalam mikron.
Satu elektronvolt ialah tenaga yang diperoleh sebuah elektron setelah melalui beza keupayaan satu volt. Takrifnya terus menjadi angka: cas elektron didarab volt memberi 1.602 176 634·10⁻¹⁹ joule — sejak 2019 nilai yang tepat, kerana cas asas telah ditetapkan oleh takrif ampere. Unit ini merangkumi seluruh fizik skala kecil: tenaga ikatan sesuatu molekul beberapa elektronvolt, satu kuantum sinar-X berpuluh kiloelektronvolt, satu proton dalam Pelanggar Hadron Besar tujuh teraelektronvolt.
Tenaga sesuatu foton dalam elektronvolt ialah 1240 dibahagi panjang gelombang dalam nanometer. Cahaya hijau 550 nm ialah 2.25 eV, dan segala yang nampak muat antara 1.65 dan 3.26 eV. Satu angka menggantikan pemalar Planck di dalam poket.
02 · Penukaran
Masukkan tenaga — helaian akan menukarnya
Elektronvolt satu-satunya unit yang dengan mudah bertukar kepada empat skala serentak: tenaga, suhu, panjang gelombang dan jisim. Ahli fizik menggunakan keempat-empatnya sebagai sinonim — «peralihan pada dua elektronvolt» dan «garis pada 620 nanometer» menyebut perkara yang sama.
Melalui E = mc² elektronvolt menjadi ukuran jisim juga. Elektron berat 511 keV/c², proton 938 MeV/c², boson Higgs 125 GeV/c². Dalam fizik zarah pembahagian dengan c² lazimnya ditinggalkan.
| Unit | Nama | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|---|
| eV | elektronvolt | 1 | ikatan molekul, spektrum atom |
| meV | milielektronvolt | 1000 | getaran kekisi, hingar terma |
| keV | kiloelektronvolt | 0.001 | sinar-X, petala dalam |
| MeV | megaelektronvolt | 1·10⁻⁶ | peralihan nukleus, jisim zarah |
| GeV | gigaelektronvolt | 1·10⁻⁹ | pelanggar zarah, jisim proton |
| TeV | teraelektronvolt | 1·10⁻¹² | had pemecut, sinar kosmik |
Baris yang sama boleh dibaca dengan empat cara: sebagai tenaga, sebagai panjang gelombang foton, sebagai suhu kT dan sebagai jisim dalam eV/c². Ahli fizik menggunakannya sebagai sinonim.
03 · Orde kuantiti
daripada hingar terma hingga sinar kosmikikatan kimia dan cahaya nampak
04 · Alat pengukur
Dengan apa elektronvolt diukur
Membentangkan sinaran mengikut tenaga kuantumnya. Pengesan germanium membezakan garis setepat satu kiloelektronvolt.
Tenaga alur ditentukan oleh jumlah voltan yang telah dilalui zarah: dari situlah unit ini mendapat namanya. LHC memecut proton sehingga 7 TeV.
Mengukur tenaga elektron yang ditanggalkan oleh cahaya: beza antara kuantum dan tenaga kinetik memberi tenaga ikatan dalam bahan.
Menelan zarah itu bulat-bulat dan mengukur tenaga yang terbebas dalam gigaelektronvolt. Begitulah boson Higgs ditemui pada 125 GeV.
05 · Perperaturan penulisan
e kecil, V besar, awalan di hadapan kedua-duanya
Simbolnya ditulis bercantum: keV, MeV, GeV — awalan berdiri di hadapan seluruh unit, bukan antara hurufnya. E besar bermakna eksa, v kecil tidak bermakna apa-apa. Dalam ayat biasa ejaan nama menurut bahasa sendiri dibenarkan, tetapi dalam rumus dan jadual simbol Latin lebih baik.
Dalam fizik zarah digunakan sistem dengan c = 1, dan jisim ditulis begitu sahaja dalam GeV tanpa dibahagi dengan kuasa dua laju cahaya. Di luar bidang itu c² tidak boleh digugurkan: eV dan eV/c² ialah kuantiti yang berlainan.
06 · Satuan tetangga
Elektronvolt berdiri di simpang tiga unit SI: cas elektron memberi pendarab, volt memberi takrif, joule memberi hasil. Melalui pemalar Planck dan Boltzmann ia bertukar menjadi frekuensi dan suhu.
Pada 300 K tenaga terma kT ialah 25.9 meV — nilai inilah yang menetapkan skala proses terma dalam elektronik dan kimia.
07 · Bagian sejarah
Jiran pada skala atom
Unit tenaga sistem CGS. Bagi skala atom ia ternyata terlalu kasar: elektronvolt enam ratus bilion kali lebih kecil daripada erg.
Tenaga pengionan hidrogen: 13.6 eV. Spektrum atom hingga kini masih dikira dalam rydberg dan sentimeter songsang.
Unit atom bagi tenaga, dua kali rydberg. Pengiraan molekul dijalankan justeru dalam unit ini — dengan itu segala pemalar hilang daripada persamaan.
Tenaga ikatan yang dikira per mol bahan. Biokimia dan kimia organik masih berpegang kepadanya; fizik telah beralih kepada elektronvolt.
Unit di luar SI yang pada 2019 menjadi lebih tepat daripada joule
Sebelum pembaharuan SI, elektronvolt bersifat anggaran: nilainya bergantung pada cas elektron yang diukur dan diperhalusi setiap kali ada uji kaji baharu. Pada 2019 cas asas ditetapkan melalui takrif — tepat 1.602 176 634·10⁻¹⁹ coulomb — dan faktor penukaran daripada elektronvolt kepada joule menjadi angka tepat tanpa ketakpastian. Timbullah keadaan yang pelik: sebuah unit di luar SI, yang oleh SI hanya «dibenarkan digunakan», kini terikat kepada joule secara mutlak ketat, sedangkan banyak kuantiti di dalam sistem itu sendiri diukur dengan ketepatan yang terhad.
Katalog · satuan ukuran
Satu helaian untuk tiap kuantiti
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan satuan di luar sistem yang tidak dapat ditinggalkan baik oleh teknik maupun kehidupan seharian. Masing-masing punya helaiannya: takrif, penukaran, alat, peraturan penulisan. Dalam 36 bahasa.
Unit di luar SI
buka helaian elektronvoltSatuan dasar SI
dengan warna terakota yang berdiri di belakang elektronvoltSatuan turunan SI bernama sendiri
dua puluh dua helaianBahasa helaian
36 bahasa. Simbol eV dan rumus tidak diterjemahkan — semuanya sama dalam semua bahasa; yang diterjemahkan ialah prosanya, contohnya dan peraturan penulisan bagi setiap tulisan.