Electronvolt
Unitate din afara SI, admisă la folosire · mărime: energie
01 · Definiție
Electronvoltul s-a născut în laboratoarele acceleratoarelor: a socoti energia particulelor în jouli este tot atât de incomod ca a măsura în microni depărtarea dintre orașe.
Un electronvolt este energia pe care o dobândește un electron după ce a străbătut o diferență de potențial de un volt. Definiția se preface îndată în număr: sarcina electronului înmulțită cu voltul dă 1,602 176 634·10⁻¹⁹ jouli — valoare exactă din 2019, fiindcă sarcina elementară este fixată prin definiția amperului. Unitatea acoperă toată fizica scărilor mici: energia de legătură a unei molecule este de câțiva electronvolți, un cuantum de raze X de zeci de kiloelectronvolți, un proton în Marele Accelerator de Hadroni de șapte teraelectronvolți.
Energia unui foton în electronvolți este 1240 împărțit la lungimea de undă în nanometri. Lumina verde de 550 nm înseamnă 2,25 eV, iar tot ce e vizibil încape între 1,65 și 3,26 eV. Un singur număr ține locul constantei lui Planck în buzunar.
02 · Conversie
Introduceți o energie — fișa o convertește
Electronvoltul e singura unitate care se traduce lesne în patru scări deodată: energie, temperatură, lungime de undă și masă. Fizicienii se folosesc de toate patru ca de niște sinonime — «o tranziție la doi electronvolți» și «o linie la 620 de nanometri» descriu același lucru.
Prin E = mc² electronvoltul devine și măsură a masei. Electronul cântărește 511 keV/c², protonul 938 MeV/c², bosonul Higgs 125 GeV/c². În fizica particulelor împărțirea la c² se lasă de obicei deoparte.
| Unitate | Nume | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| eV | electronvolt | 1 | legături moleculare, spectre atomice |
| meV | milielectronvolt | 1000 | vibrații ale rețelei, zgomot termic |
| keV | kiloelectronvolt | 0,001 | raze X, pături interioare |
| MeV | megaelectronvolt | 1·10⁻⁶ | tranziții nucleare, mase de particule |
| GeV | gigaelectronvolt | 1·10⁻⁹ | acceleratoare, masa protonului |
| TeV | teraelectronvolt | 1·10⁻¹² | limita acceleratoarelor, raze cosmice |
Unul și același rând se citește în patru feluri: ca energie, ca lungime de undă a unui foton, ca temperatură kT și ca masă în eV/c². Fizicienii le folosesc ca sinonime.
03 · Ordine de mărime
de la zgomotul termic la razele cosmicelegătură chimică și lumină vizibilă
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară electronvolții
Desface radiația după energia cuantelor. Un detector de germaniu deosebește liniile până la un kiloelectronvolt.
Energia fasciculului e dată de tensiunea totală pe care a străbătut-o particula: de acolo și-a luat unitatea numele. LHC accelerează un proton până la 7 TeV.
Măsoară energia electronilor smulși de lumină: deosebirea dintre cuantum și energia cinetică dă energia de legătură din substanță.
Înghite particula întreagă și măsoară energia degajată în gigaelectronvolți. Așa a fost găsit bosonul Higgs la 125 GeV.
05 · Reguli de scriere
e mic, V mare, prefixul înaintea ambelor
Simbolul se scrie legat: keV, MeV, GeV — prefixul stă înaintea unității întregi, nu între literele ei. Un E mare ar însemna exa, un v mic n-ar însemna nimic. În textul curent grafia locală a numelui e primită, dar în formule și tabele simbolul latin e de preferat.
În fizica particulelor este primit un sistem în care c = 1, iar masa se scrie pur și simplu în GeV, fără împărțire la pătratul vitezei luminii. În afara acestui domeniu c² nu poate fi lăsat deoparte: eV și eV/c² sunt mărimi deosebite.
06 · Unități vecine
Electronvoltul stă la îmbinarea a trei unități SI: sarcina electronului dă înmulțitorul, voltul definiția, joulul rezultatul. Prin constantele lui Planck și Boltzmann se preface în frecvență și temperatură.
La 300 K energia termică kT este de 25,9 meV — această valoare dă măsura proceselor termice din electronică și chimie.
07 · Secțiune istorică
Vecine pe scările atomice
Unitatea de energie a sistemului CGS. Pentru scările atomice s-a dovedit mult prea mare: electronvoltul e de șase sute de miliarde de ori mai mic decât ergul.
Energia de ionizare a hidrogenului: 13,6 eV. Spectrele atomice se socotesc și azi în rydbergi și în centimetri inverși.
Unitatea atomică de energie, îndoit cât rydbergul. Socotelile moleculelor se duc tocmai în ea — așa pier toate constantele din ecuații.
Energia de legătură socotită pe molul de substanță. Biochimia și chimia organică se țin de ea; fizica a trecut la electronvolți.
O unitate din afara SI care în 2019 a ajuns mai exactă decât joulul
Înainte de reforma SI electronvoltul era aproximativ: valoarea lui atârna de sarcina măsurată a electronului și se limpezea cu fiecare experiență nouă. În 2019 sarcina elementară a fost fixată prin definiție — chiar 1,602 176 634·10⁻¹⁹ coulombi — iar coeficientul de trecere de la electronvolți la jouli a ajuns un număr exact, fără nesiguranță. A ieșit o împrejurare curioasă: o unitate din afara SI, pe care SI doar o «admite la folosire», ține acum de joule cu totul strict, în vreme ce multe mărimi din lăuntrul sistemului însuși se măsoară cu exactitate mărginită.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unitățile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are foaia ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 36 de limbi.
Unități din afara SI
deschideți fișa electronvoltuluiUnități fundamentale SI
cu teracotă cele care stau în spatele electronvoltuluiUnități SI derivate cu nume propriu
douăzeci și două de fișeLimba fișei
36 de limbi. Simbolul eV și formulele nu se traduc — sunt aceleași în toate limbile; se traduc proza, pildele și regulile de scriere ale fiecărei scrieri.