อิเล็กตรอนโวลต์
หน่วยนอกระบบ SI ที่อนุญาตให้ใช้ · ปริมาณ: พลังงาน
01 · นิยาม
อิเล็กตรอนโวลต์เกิดในห้องปฏิบัติการของเครื่องเร่งอนุภาค การนับพลังงานของอนุภาคเป็นจูลนั้นไม่สะดวก พอ ๆ กับการวัดระยะระหว่างเมืองเป็นไมครอน
หนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์คือพลังงานที่อิเล็กตรอนได้รับเมื่อผ่านความต่างศักย์หนึ่งโวลต์ นิยามกลายเป็นตัวเลขทันที ประจุอิเล็กตรอนคูณโวลต์ได้ 1.602 176 634·10⁻¹⁹ จูล — เป็นค่าแม่นตรงตั้งแต่ 2019 เพราะประจุมูลฐานถูกตรึงไว้ด้วยนิยามของแอมแปร์ หน่วยนี้ครอบคลุมฟิสิกส์ของมาตราส่วนเล็กทั้งหมด พลังงานพันธะของโมเลกุลอยู่ที่ไม่กี่อิเล็กตรอนโวลต์ ควอนตัมรังสีเอกซ์อยู่ที่หลายสิบกิโลอิเล็กตรอนโวลต์ ส่วนโปรตอนในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่อยู่ที่เจ็ดเทระอิเล็กตรอนโวลต์
พลังงานของโฟตอนเป็นอิเล็กตรอนโวลต์ได้จาก 1240 หารด้วยความยาวคลื่นเป็นนาโนเมตร แสงเขียว 550 นาโนเมตรคือ 2.25 eV และแสงที่ตามองเห็นทั้งหมดอยู่ระหว่าง 1.65 กับ 3.26 eV เลขตัวเดียวแทนค่าคงตัวของพลังค์ที่พกติดตัว
02 · การแปลงหน่วย
ใส่พลังงาน — แผ่นจะแปลงให้
อิเล็กตรอนโวลต์เป็นหน่วยเดียวที่แปลงได้สะดวกเป็นสี่มาตราพร้อมกัน คือพลังงาน อุณหภูมิ ความยาวคลื่น และมวล นักฟิสิกส์ใช้ทั้งสี่อย่างเป็นคำเดียวกัน «การเปลี่ยนที่สองอิเล็กตรอนโวลต์» กับ «เส้นที่ 620 นาโนเมตร» บอกสิ่งเดียวกัน
ผ่าน E = mc² อิเล็กตรอนโวลต์กลายเป็นมาตรวัดมวลด้วย อิเล็กตรอนหนัก 511 keV/c² โปรตอน 938 MeV/c² และฮิกส์โบซอน 125 GeV/c² ในฟิสิกส์อนุภาคมักละการหารด้วย c² ไว้
| หน่วย | ชื่อ | ค่า | พบที่ใด |
|---|---|---|---|
| eV | อิเล็กตรอนโวลต์ | 1 | พันธะโมเลกุล สเปกตรัมอะตอม |
| meV | มิลลิอิเล็กตรอนโวลต์ | 1000 | การสั่นของผลึก สัญญาณรบกวนความร้อน |
| keV | กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ | 0.001 | รังสีเอกซ์ ชั้นในของอะตอม |
| MeV | เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ | 1·10⁻⁶ | การเปลี่ยนสถานะนิวเคลียส มวลของอนุภาค |
| GeV | จิกะอิเล็กตรอนโวลต์ | 1·10⁻⁹ | เครื่องชนอนุภาค มวลโปรตอน |
| TeV | เทระอิเล็กตรอนโวลต์ | 1·10⁻¹² | ขีดจำกัดของเครื่องเร่ง รังสีคอสมิก |
บรรทัดเดียวกันอ่านได้สี่แบบ เป็นพลังงาน เป็นความยาวคลื่นของโฟตอน เป็นอุณหภูมิ kT และเป็นมวลในหน่วย eV/c² นักฟิสิกส์ใช้ทั้งสี่เป็นคำเดียวกัน
03 · อันดับของขนาด
จากสัญญาณรบกวนความร้อนถึงรังสีคอสมิกพันธะเคมีและแสงที่ตามองเห็น
04 · เครื่องมือวัด
วัดอิเล็กตรอนโวลต์ด้วยอะไร
แยกรังสีตามพลังงานของควอนตัม ตัวตรวจวัดเจอร์เมเนียมแยกเส้นได้ละเอียดถึงกิโลอิเล็กตรอนโวลต์
พลังงานของลำอนุภาคกำหนดโดยความต่างศักย์รวมที่อนุภาคผ่านมา ชื่อของหน่วยจึงมาจากตรงนั้น LHC เร่งโปรตอนถึง 7 TeV
วัดพลังงานของอิเล็กตรอนที่แสงกระแทกออกมา ผลต่างระหว่างควอนตัมกับพลังงานจลน์คือพลังงานพันธะในสสาร
กลืนอนุภาคทั้งตัวแล้ววัดพลังงานที่ปลดปล่อยเป็นจิกะอิเล็กตรอนโวลต์ ฮิกส์โบซอนถูกพบที่ 125 GeV ด้วยวิธีนี้
05 · กฎการเขียน
e ตัวเล็ก V ตัวใหญ่ คำนำหน้าอยู่หน้าทั้งคู่
สัญลักษณ์เขียนติดกัน keV, MeV, GeV — คำนำหน้าอยู่หน้าหน่วยทั้งหน่วย ไม่ใช่ระหว่างตัวอักษร E ตัวใหญ่จะหมายถึงเอกซะ ส่วน v ตัวเล็กไม่หมายถึงอะไร ในเนื้อความอนุญาตให้เขียนชื่อตามภาษาของตน แต่ในสูตรและตารางควรใช้สัญลักษณ์อักษรละติน
ในฟิสิกส์อนุภาคใช้ระบบที่ c = 1 และเขียนมวลเป็น GeV เฉย ๆ โดยไม่หารด้วยกำลังสองของความเร็วแสง นอกวงการนี้จะละ c² ไม่ได้ eV กับ eV/c² เป็นคนละปริมาณ
06 · หน่วยข้างเคียง
อิเล็กตรอนโวลต์ยืนอยู่ตรงรอยต่อของสามหน่วย SI ประจุอิเล็กตรอนให้ตัวคูณ โวลต์ให้นิยาม จูลให้ผลลัพธ์ ผ่านค่าคงตัวของพลังค์และโบลต์ซมันน์ มันแปลงเป็นความถี่และอุณหภูมิได้
ที่ 300 K พลังงานความร้อน kT เท่ากับ 25.9 meV — ค่านี้กำหนดมาตราของกระบวนการทางความร้อนในอิเล็กทรอนิกส์และเคมี
07 · ภาคประวัติ
เพื่อนบ้านบนมาตราอะตอม
หน่วยพลังงานของระบบ CGS สำหรับมาตราส่วนอะตอมกลับหยาบเกินไป อิเล็กตรอนโวลต์เล็กกว่าเอิร์กหกแสนล้านเท่า
พลังงานไอออไนเซชันของไฮโดรเจน 13.6 eV สเปกตรัมอะตอมยังนับเป็นริดเบิร์กและเซนติเมตรกลับจนถึงทุกวันนี้
หน่วยพลังงานเชิงอะตอม ใหญ่เป็นสองเท่าของริดเบิร์ก การคำนวณโมเลกุลทำในหน่วยนี้ ค่าคงตัวทั้งหมดจึงหายไปจากสมการ
พลังงานพันธะคิดต่อโมลของสาร ชีวเคมีและเคมีอินทรีย์ยังยึดหน่วยนี้ไว้ ส่วนฟิสิกส์ย้ายไปใช้อิเล็กตรอนโวลต์แล้ว
หน่วยนอกระบบที่ในปี 2019 กลับแม่นยำกว่าจูล
ก่อนการปฏิรูป SI อิเล็กตรอนโวลต์เป็นค่าโดยประมาณ ค่าของมันขึ้นกับประจุอิเล็กตรอนที่วัดได้ และถูกปรับให้ละเอียดขึ้นทุกครั้งที่มีการทดลองใหม่ ในปี 2019 ประจุมูลฐานถูกตรึงด้วยนิยาม — 1.602 176 634·10⁻¹⁹ คูลอมบ์พอดี — และสัมประสิทธิ์การแปลงจากอิเล็กตรอนโวลต์เป็นจูลจึงกลายเป็นตัวเลขแม่นตรงที่ไม่มีความไม่แน่นอน เกิดสภาพที่น่าสนใจ หน่วยนอกระบบซึ่ง SI เพียง «อนุญาตให้ใช้» กลับผูกกับจูลอย่างเคร่งครัดสมบูรณ์ ขณะที่ปริมาณจำนวนมากภายในระบบเองยังวัดได้ด้วยความแม่นยำที่จำกัด
สารบัญ · หน่วยวัด
แผ่นข้อมูลสำหรับทุกปริมาณ
หน่วยฐานเอสไอเจ็ดหน่วย หน่วยอนุพัทธ์ที่มีชื่อเฉพาะยี่สิบสองหน่วย และหน่วยนอกระบบที่ทั้งงานช่างและชีวิตประจำวันขาดไม่ได้ แต่ละหน่วยมีแผ่นของตน คือ นิยาม การแปลงหน่วย เครื่องมือ และกฎการเขียน ใน 36 ภาษา
หน่วยนอกระบบ SI
เปิดแผ่นของอิเล็กตรอนโวลต์หน่วยฐานเอสไอ
สีดินเผาคือหน่วยที่ยืนอยู่เบื้องหลังอิเล็กตรอนโวลต์หน่วยอนุพัทธ์เอสไอที่มีชื่อเฉพาะ
ยี่สิบสองแผ่นภาษาของแผ่นข้อมูล
36 ภาษา สัญลักษณ์ eV และสูตรไม่ถูกแปล ทุกภาษาใช้เหมือนกัน ที่แปลคือเนื้อความ ตัวอย่าง และกฎการเขียนของแต่ละระบบอักษร