Elektrónvolt
Jednotka mimo SI, pripustená na používanie · veličina: energia
01 · Definícia
Elektrónvolt sa zrodil v laboratóriách urýchľovačov: počítať energiu častíc v jouloch je rovnako nepohodlné ako vzdialenosť medzi mestami v mikrónoch.
Jeden elektrónvolt je energia, ktorú získa elektrón po prejdení potenciálového rozdielu jedného voltu. Definícia sa rovno mení na číslo: náboj elektrónu krát volt dáva 1,602 176 634·10⁻¹⁹ joulu — od roku 2019 presná hodnota, lebo elementárny náboj je zakotvený v definícii ampéra. Jednotka pokrýva celú fyziku malých mierok: väzbová energia molekuly je niekoľko elektrónvoltov, röntgenové kvantum desiatky kiloelektrónvoltov, protón vo Veľkom hadrónovom urýchľovači sedem teraelektrónvoltov.
Energiu fotónu v elektrónvoltoch dáva číslo 1240 delené vlnovou dĺžkou v nanometroch. Zelené svetlo 550 nm je 2,25 eV a všetko viditeľné sa zmestí medzi 1,65 a 3,26 eV. Jedno číslo nahradí Planckovu konštantu vo vrecku.
02 · Prevod
Zadajte energiu — list ju prepočíta
Elektrónvolt sa ako jediný pohodlne prevádza rovno na štyri škály: energiu, teplotu, vlnovú dĺžku a hmotnosť. Fyzici všetky štyri používajú ako synonymá — «prechod pri dvoch elektrónvoltoch» a «čiara na 620 nanometroch» opisujú to isté.
Cez E = mc² sa elektrónvolt stáva aj mierou hmotnosti. Elektrón váži 511 keV/c², protón 938 MeV/c², Higgsov bozón 125 GeV/c². Vo fyzike častíc sa delenie c² zvyčajne vynecháva.
| Jednotka | Názov | Hodnota | Kde sa vyskytuje |
|---|---|---|---|
| eV | elektrónvolt | 1 | väzby molekúl, spektrá atómov |
| meV | milielektrónvolt | 1000 | kmity mriežky, tepelný šum |
| keV | kiloelektrónvolt | 0,001 | röntgen, vnútorné škrupiny |
| MeV | megaelektrónvolt | 1·10⁻⁶ | jadrové prechody, hmotnosti častíc |
| GeV | gigaelektrónvolt | 1·10⁻⁹ | urýchľovače, hmotnosť protónu |
| TeV | teraelektrónvolt | 1·10⁻¹² | hranica urýchľovačov, kozmické žiarenie |
Jeden a ten istý riadok sa číta štyrmi spôsobmi: ako energia, ako vlnová dĺžka fotónu, ako teplota kT a ako hmotnosť v eV/c². Fyzici ich používajú ako synonymá.
03 · Rády veličín
od tepelného šumu po kozmické žiareniechemická väzba a viditeľné svetlo
04 · Meracie prístroje
Čím sa merajú elektrónvolty
Rozkladá žiarenie podľa energií kvánt. Germániový detektor rozlíši čiary s presnosťou na kiloelektrónvolt.
Energiu zväzku určuje celkové napätie, ktorým častica prešla: odtiaľ jednotka získala meno. LHC urýchli protón na 7 TeV.
Meria energiu elektrónov vyrazených svetlom: rozdiel medzi kvantom a kinetickou energiou dáva väzbovú energiu v látke.
Pohltí časticu celú a zmeria uvoľnenú energiu v gigaelektrónvoltoch. Tak sa našiel Higgsov bozón na 125 GeV.
05 · Pravidlá zápisu
e malé, V veľké, predpona pred oboma
Značka sa píše dovedna: keV, MeV, GeV — predpona stojí pred celou jednotkou, nie medzi jej písmenami. Veľké E by znamenalo exa, malé v nič. V bežnom texte je domáci zápis názvu prípustný, vo vzorcoch a tabuľkách je však lepšia latinská značka.
Vo fyzike častíc sa používa sústava, kde c = 1, a hmotnosť sa píše jednoducho v GeV bez delenia druhou mocninou rýchlosti svetla. Mimo tejto oblasti c² vynechávať nemožno: eV a eV/c² sú rôzne veličiny.
06 · Susedné jednotky
Elektrónvolt stojí na styku troch jednotiek SI: náboj elektrónu dáva násobiteľ, volt definíciu, joule výsledok. Cez Planckovu a Boltzmannovu konštantu sa prevádza na frekvenciu a teplotu.
Pri 300 K je tepelná energia kT 25,9 meV — táto hodnota udáva mierku tepelných dejov v elektronike a chémii.
07 · Historický oddiel
Susedia na atómových škálach
Jednotka energie sústavy CGS. Pre atómové mierky sa ukázala príliš hrubá: elektrónvolt je šesťsto miliárdkrát menší než erg.
Ionizačná energia vodíka: 13,6 eV. Atómové spektrá sa dodnes počítajú v rydbergoch a prevrátených centimetroch.
Atómová jednotka energie, dvakrát väčšia než rydberg. Výpočty molekúl sa vedú práve v nej — tak z rovníc zmiznú všetky konštanty.
Väzbová energia v prepočte na mol látky. Biochémia a organická chémia sa jej držia, fyzika prešla na elektrónvolty.
Jednotka mimo SI, ktorá sa v roku 2019 stala presnejšou než joule
Pred reformou SI bol elektrónvolt približný: jeho hodnota závisela od nameraného náboja elektrónu a spresňovala sa s každým novým pokusom. V roku 2019 bol elementárny náboj zakotvený definíciou — presne 1,602 176 634·10⁻¹⁹ coulombu — a prevodný súčiniteľ z elektrónvoltov na jouly sa stal presným číslom bez neistoty. Vznikla zvláštna situácia: jednotka mimo SI, ktorú SI iba «pripúšťa na používanie», je teraz na joule viazaná celkom prísne, zatiaľ čo mnohé veličiny vnútri samotnej sústavy sa merajú s konečnou presnosťou.
Katalóg · meracie jednotky
List pre každú veličinu
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými názvami a jednotky mimo sústavy, bez ktorých sa nezaobíde technika ani bežný život. Každá má svoj list: definícia, prevod, prístroje, pravidlá zápisu. V 36 jazykoch.
Jednotky mimo SI
otvorte list elektrónvoltuZákladné jednotky SI
terakotou tie, ktoré stoja za elektrónvoltomOdvodené jednotky SI s vlastným názvom
dvadsaťdva listovJazyk listu
36 jazykov. Značka eV a vzorce sa neprekladajú — sú vo všetkých jazykoch rovnaké; prekladá sa próza, príklady a pravidlá zápisu pre dané písmo.