Elektronivolti
Kipimo nje ya SI, kinachoruhusiwa kutumika · kiasi: nishati
01 · Ufafanuzi
Elektronivolti ilizaliwa katika maabara za viongeza kasi: kuhesabu nishati ya chembe kwa jouli ni jambo lisilofaa kama kupima umbali kati ya miji kwa mikroni.
Elektronivolti moja ni nishati anayoipata elektroni baada ya kupita tofauti ya volteji ya volti moja. Ufafanuzi hugeuka mara moja kuwa namba: chaji ya elektroni mara volti hutoa jouli 1.602 176 634·10⁻¹⁹ — tangu 2019 ni thamani kamili, kwa sababu chaji ya msingi imefungwa na ufafanuzi wa ampea. Kipimo hiki hufunika fizikia yote ya mizani midogo: nishati ya kifungo cha molekuli ni elektronivolti chache, kwanta ya eksirei ni makumi ya kiloelektronivolti, na protoni katika Kigongeshi Kikubwa cha Hadroni ni teraelektronivolti saba.
Nishati ya fotoni kwa elektronivolti hutolewa na namba 1240 ikigawanywa na urefu wa wimbi kwa nanomita. Mwanga wa kijani wa nanomita 550 ni 2.25 eV, na kila kinachoonekana hukaa kati ya 1.65 na 3.26 eV. Namba moja huchukua nafasi ya kipeo cha Planck mfukoni.
02 · Kubadilisha
Weka nishati — karatasi itaibadilisha
Elektronivolti ndicho kipimo pekee kinachogeuka kwa urahisi kuwa mizani minne kwa wakati mmoja: nishati, halijoto, urefu wa wimbi na uzito. Wanafizikia hutumia yote manne kama maneno yenye maana moja — «badiliko katika elektronivolti mbili» na «mstari katika nanomita 620» huelezea jambo lile lile.
Kupitia E = mc², elektronivolti huwa pia kipimo cha uzito. Elektroni ina uzito 511 keV/c², protoni 938 MeV/c², bosoni ya Higgs 125 GeV/c². Katika fizikia ya chembe kugawanya kwa c² kwa kawaida huachwa.
| Kipimo | Jina | Thamani | Inapopatikana |
|---|---|---|---|
| eV | elektronivolti | 1 | vifungo vya molekuli, spektra za atomi |
| meV | milielektronivolti | 1000 | mitetemo ya matao, kelele ya joto |
| keV | kiloelektronivolti | 0.001 | eksirei, maganda ya ndani |
| MeV | megaelektronivolti | 1·10⁻⁶ | mabadiliko ya kiini, uzito wa chembe |
| GeV | gigaelektronivolti | 1·10⁻⁹ | vigongeshi, uzito wa protoni |
| TeV | teraelektronivolti | 1·10⁻¹² | mpaka wa viongeza kasi, miale ya anga |
Mstari mmoja husomwa kwa njia nne: kama nishati, kama urefu wa wimbi la fotoni, kama halijoto kT na kama uzito kwa eV/c². Wanafizikia huyatumia kama maneno yenye maana moja.
03 · Madaraja ya ukubwa
kutoka kelele ya joto hadi miale ya angakifungo cha kemikali na mwanga unaoonekana
04 · Vifaa vya kupima
Elektronivolti hupimwa kwa nini
Hutandaza mionzi kwa mujibu wa nishati za kwanta. Kitambuzi cha germani hupambanua mistari hadi kiloelektronivolti moja.
Nishati ya kishada huamuliwa na jumla ya volteji ambayo chembe imepita: kutoka hapo kipimo kilipata jina. LHC huongeza kasi ya protoni hadi 7 TeV.
Hupima nishati ya elektroni zilizopigwa nje na mwanga: tofauti kati ya kwanta na nishati ya mwendo hutoa nishati ya kifungo ndani ya dutu.
Humeza chembe nzima na kupima nishati iliyotolewa kwa gigaelektronivolti. Ndivyo bosoni ya Higgs ilivyopatikana katika 125 GeV.
05 · Kanuni za kuandika
e ndogo, V kubwa, kiambishi mbele ya vyote viwili
Alama huandikwa pamoja: keV, MeV, GeV — kiambishi husimama mbele ya kipimo kizima, si kati ya herufi zake. E kubwa ingemaanisha eksa, v ndogo isingemaanisha kitu. Katika maandishi ya kawaida tahajia ya jina kwa lugha yenyewe inaruhusiwa, lakini katika fomula na majedwali alama ya Kilatini ni bora.
Katika fizikia ya chembe hutumika mfumo ambao c = 1, na uzito huandikwa tu kwa GeV bila kugawanywa kwa mraba wa kasi ya mwanga. Nje ya uwanja huo c² haiwezi kuachwa: eV na eV/c² ni viasi tofauti.
06 · Vipimo jirani
Elektronivolti husimama pale vipimo vitatu vya SI vinapokutana: chaji ya elektroni hutoa kizidishi, volti hutoa ufafanuzi, jouli hutoa matokeo. Kupitia vipeo vya Planck na Boltzmann hubadilika kuwa marudio na halijoto.
Katika 300 K nishati ya joto kT ni 25.9 meV — thamani hii ndiyo huweka mizani ya matukio ya joto katika elektroniki na kemia.
07 · Sehemu ya kihistoria
Majirani katika mizani ya atomi
Kipimo cha nishati cha mfumo wa CGS. Kwa mizani ya atomi kilionekana kikubwa mno: elektronivolti ni ndogo kuliko erg mara bilioni mia sita.
Nishati ya kuondoa elektroni katika hidrojeni: 13.6 eV. Spektra za atomi hadi leo huhesabiwa kwa rydberg na sentimita kinyume.
Kipimo cha atomi cha nishati, mara mbili ya rydberg. Hesabu za molekuli hufanywa hasa kwa hicho — hivyo vipeo vyote hutoweka katika milinganyo.
Nishati ya kifungo iliyohesabiwa kwa kila moli ya dutu. Biokemia na kemia-hai zimeng'ang'ania; fizikia imehamia elektronivolti.
Kipimo nje ya SI ambacho mwaka 2019 kikawa kamili kuliko jouli
Kabla ya marekebisho ya SI, elektronivolti ilikuwa ya kukisia: thamani yake ilitegemea chaji ya elektroni iliyopimwa na ilirekebishwa kwa kila jaribio jipya. Mwaka 2019 chaji ya msingi ilifungwa kwa ufafanuzi — kamili 1.602 176 634·10⁻¹⁹ kulomu — na kizidishi cha kubadilisha elektronivolti kuwa jouli kikawa namba kamili bila kutokuwa na uhakika. Hali ya ajabu ikatokea: kipimo kilicho nje ya SI, ambacho SI hukiruhusu tu «kutumika», sasa kimefungwa na jouli kwa ukali kabisa, ilhali viasi vingi ndani ya mfumo wenyewe hupimwa kwa usahihi wenye mpaka.
Orodha · vipimo
Karatasi kwa kila kipimo
Vipimo saba vya msingi vya SI, vipimo ishirini na viwili vitokanavyo vyenye majina yake, na vipimo vya nje ya mfumo ambavyo bila hivyo ufundi wala maisha ya kila siku havipiti. Kila kimoja kina ukurasa wake: ufafanuzi, kubadilisha, vifaa, kanuni za kuandika. Katika lugha 36.
Vipimo vilivyo nje ya SI
fungua karatasi ya elektronivoltiVipimo vya msingi vya SI
kwa rangi ya udongo zile zinazosimama nyuma ya elektronivoltiVipimo vitokanavyo vya SI vyenye jina lake
karatasi ishirini na mbiliLugha ya karatasi
Lugha 36. Alama eV na fomula hazitafsiriwi — ni zile zile katika lugha zote; kinachotafsiriwa ni nathari, mifano na kanuni za uandishi za kila hati.