الکترون ولت (eV) چیست؟
الکترون ولت (Electron-volt) واحدی از انرژی است که در فیزیک اتمی و کوانتومی بسیار پرکاربرد است. یک الکترون ولت برابر است با مقدار انرژی جنبشی که یک الکترون تنها (بیبار) هنگامی که در خلاء تحت اختلاف پتانسیل یک ولت شتاب میگیرد، به دست میآورد.
از آنجا که ژول (واحد SI انرژی) برای ابعاد اتمی بسیار بزرگ است (مثل اندازهگیری وزن یک اتم با واحد تُن!)، دانشمندان از eV استفاده میکنند تا با اعداد قابل فهمتری سر و کار داشته باشند.
فرمول تبدیل (ثابت فیزیکی)
ضریب تبدیل بین این دو واحد دقیقاً برابر با مقدار بار بنیادی الکترون (Elementary Charge) است.
- E(J): انرژی بر حسب ژول
- E(eV): انرژی بر حسب الکترون ولت
- 1.602...e-19: ثابت بار الکترون (کولن)
مثالهای واقعی در فیزیک
فوتون نور مرئی
یک فوتون نور سبز انرژی حدود 2.5 eV دارد. معادل ژول:
2.5 × 1.6e-19 ≈ 4.0 × 10-19 J
شکاف باند سیلیکون
انرژی لازم برای رسانش در سیلیکون حدود 1.12 eV است. معادل ژول:
1.12 × 1.6e-19 ≈ 1.79 × 10-19 J
شتابدهنده ذرات
پروتونها در LHC انرژی در حد 7 TeV (تریلیون eV) دارند.
7e12 × 1.6e-19 ≈ 1.12 × 10-6 J
خطاهای رایج محاسباتی
- ✗اشتباه گرفتن eV با ولت (V): ولت واحد پتانسیل الکتریکی است، در حالی که الکترونولت واحد انرژی است. این دو ماهیت کاملاً متفاوتی دارند.
- ✗خطا در توان ۱۰: به دلیل وجود توان منفی ۱۹، کوچکترین اشتباه در وارد کردن نماد علمی در ماشین حساب باعث خطاهای فاحش میشود.
- ✗عدم تبدیل پیشوندها: گاهی انرژی به صورت MeV (مگا الکترون ولت) یا GeV (گیگا) داده میشود. باید ابتدا آنها را به eV تبدیل کنید (مثلا MeV یعنی ۱۰ به توان ۶).
سوالات متداول
آیا eV واحد رسمی SI است؟▼
خیر، واحد SI انرژی ژول است. اما الکترونولت به عنوان یک واحد "پذیرفته شده برای استفاده در کنار SI" به رسمیت شناخته میشود.
چگونه MeV را به ژول تبدیل کنیم؟▼
ابتدا MeV را در ۱,۰۰۰,۰۰۰ ضرب کنید تا به eV تبدیل شود، سپس از این ابزار یا فرمول ضرب در ۱.۶e-19 استفاده کنید.
رابطه eV با دما (کلوین) چیست؟▼
در فیزیک پلاسما از eV به عنوان واحد دما استفاده میشود (k_B T). هر ۱ الکترون ولت تقریباً معادل دمای ۱۱,۶۰۰ کلوین است.