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許可與國際單位制並用
Symbol plate EXT-E-02 eV e 小寫,V 大寫勿與伏特 V 混淆
單位檔案 國際單位制外 · 許可 第 1 / 1 頁 · 修訂 2026-08

電子伏特

非 SI 單位,允許使用 · 量:能量

符號 eV
以焦耳計 1.602 176 634·10⁻¹⁹ J
精確度 精確,自 2019 年起
引入 物理學,1930 年代
還度量 質量:eV/c²,動量:eV/c
已完成譯本 36 / 33
換算能量 爾格與裡德伯
01 · 定義

電子伏生在加速器的實驗室裡:用焦耳數粒子的能量,就像用微米量城與城之間的距離一樣彆扭。

一電子伏,就是電子走過一伏特電位差所得的能量。定義徑直化作數字:電子的電荷乘以伏特,得 1.602 176 634·10⁻¹⁹ 焦耳——自 2019 年起這是精確值,因為元電荷已由安培的定義鎖定。這個單位覆蓋了小尺度的全部物理:一個分子的鍵能是幾電子伏,一個 X 射線量子是幾十千電子伏,大型強子對撞機裡的質子是七太電子伏。

形式上
1 eV = e · 1 V = 1.602 176 634·10⁻¹⁹ J
電子電荷乘以伏特——自 2019 年起為精確數
e · V
電荷乘電壓
eV/c²
粒子的質量
1240
光子的 eV·nm
場中加速 · 能量來自電壓 E = q·U
+ 電荷 1e 1 MV
1 MeV
獲得的能量
0.941 c
加速後的速度
定下一切的那種情形:走過一伏特,電子恰好得到一電子伏。單位的名字由此而來。
λ = 1240 / E 光子的能量
1240 法則

光子的能量以電子伏計,就是 1240 除以以納米計的波長。550 納米的綠光是 2.25 eV,可見光全都落在 1.65 與 3.26 eV 之間。一個數便頂替了口袋裡的普朗克常數。

02 · 換算

輸入能量——名片替您換算

唯有電子伏能一次便當地折成四把尺子:能量、溫度、波長和質量。物理學家把這四者當作同義詞——「兩電子伏處的躍遷」與「620 納米處的譜線」說的是同一件事。

E = mc²

經由 E = mc²,電子伏也成了質量的尺度。電子重 511 keV/c²,質子 938 MeV/c²,希格斯玻色子 125 GeV/c²。粒子物理裡通常把除以 c² 省去。

換算表
1 eV = 1 eV
單位名稱數值常見於何處
eV 電子伏特 1 分子的鍵、原子的光譜
meV 毫電子伏 1000 晶格振動、熱噪聲
keV 千電子伏 0.001 X 射線、內層電子殼
MeV 兆電子伏 1·10⁻⁶ 核躍遷、粒子質量
GeV 吉電子伏 1·10⁻⁹ 對撞機、質子質量
TeV 太電子伏 1·10⁻¹² 加速器的極限、宇宙線
光子的波長
1.23984 µm
溫度 kT
11604.5 K
質量 eV/c²
1 eV/c²

同一行有四種讀法:讀作能量,讀作光子的波長,讀作溫度 kT,讀作以 eV/c² 計的質量。物理學家把它們當同義詞用。

03 · 數量級
從熱噪聲到宇宙線

化學鍵與可見光

2.24905 eV
以焦耳計: 3.603·10⁻¹⁹ J · 光子的波長: 551.273 nm
10⁻⁶
10⁻³
10⁰
10³
10⁶
10⁹
10¹²
10¹⁵
10¹⁸
10²¹
04 · 測量儀器

用什麼測電子伏

加速器 · 光譜 · 探測器
按能量排開的譜線
光譜儀

按量子的能量把輻射攤開。鍺探測器分辨譜線可精到千電子伏。

加速器的環
加速器

束流的能量由粒子走過的總電壓定下:單位的名字正由此得來。LHC 把質子加速到 7 TeV。

逸出功
光電子能譜

量度被光打出的電子的能量:量子與動能之差,便是物質中的束縛能。

探測器中的徑跡
對撞機的量能器

把粒子整個吞下,以吉電子伏量出放出的能量。希格斯玻色子正是這樣在 125 GeV 處被找到的。

05 · 書寫規則

e 小寫,V 大寫,詞頭置於二者之前

符號連寫:keV、MeV、GeV——詞頭置於整個單位之前,不落在兩個字母之間。大寫 E 會是艾,小寫 v 什麼也不是。行文中可用本地寫法稱呼單位,公式與表格裡則以拉丁符號為宜。

正確
511 keV
125 GeV/c²
2.25 eV
錯誤
511 KeV
125 GEV
2.25 ev

粒子物理採用 c = 1 的一套體系,質量便徑直寫成 GeV,不再除以光速的平方。出了這個領域,c² 不可省去:eV 與 eV/c² 是不同的量。

06 · 相鄰單位

電子伏站在三個 SI 單位的交界處:電子的電荷給出因子,伏特給出定義,焦耳給出結果。經普朗克常數與玻爾茲曼常數,它可換成頻率與溫度。

V
電壓
決定加速
eV
能量
e · V
J
SI 中的能量
1.602·10⁻¹⁹
E = 1240/λ   E = kT   m = E/c²

在 300 K,熱能 kT 為 25.9 meV——這個數值定下了電子學與化學中熱過程的尺度。

07 · 歷史部分

原子尺度上的鄰居

檔案 · 部分仍在使用
CGS · 1873
erg
爾格

CGS 制的能量單位。對原子尺度而言顯得太粗:電子伏比爾格小六千億倍。

1 爾格 = 6.242·10¹¹ eV
光譜學 · 1890 年代
Ry
裡德伯

氫的電離能:13.6 eV。原子光譜至今仍以裡德伯和倒釐米來計。

1 Ry = 13.606 eV
量子化學
Ha
哈特里

能量的原子單位,是裡德伯的兩倍。分子的計算正用它來做——如此方程裡的常數便都消失了。

1 Ha = 27.211 eV
化學 · 至今
kcal/mol
千卡每摩爾

按每摩爾物質計的束縛能。生物化學與有機化學抱住它不放,物理學則轉投了電子伏。

1 kcal/mol = 43.4 meV
一伏特——一 eV
計量學札記

一個非 SI 單位,2019 年起比焦耳還精確

SI 改制之前,電子伏是近似的:它的值取決於測得的電子電荷,每有新實驗便要修正一次。2019 年,元電荷由定義鎖定——正好 1.602 176 634·10⁻¹⁹ 庫侖——從電子伏到焦耳的換算係數於是成了沒有不確定度的精確數。由此出現了有趣的局面:一個 SI 只肯「允許使用」的非 SI 單位,如今與焦耳絕對嚴格地相連;而體系之內的許多量,反倒只能以有限的精度測得。

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