Электронвольт: различия между версиями

Электронвольт
Электронвольт
	эВ, eV
Величина	энергия
Система	внесистемная
Тип	производная

Интерактивная навигация по истории

[отпатрулированная версия]

← Предыдущая правка

Содержимое удалено Содержимое добавлено

ВизуальныйВики-текст

Линейный

Текущая версия от 21:31, 13 ноября 2024

Электро̀нво́льт (электрон-вольт, редко электроновольт; русское обозначение: эВ, международное: eV) — внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике, в физике элементарных частиц и в близких и родственных областях науки (биофизике, физической химии, астрофизике и т. п.). В Российской Федерации электронвольт допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «физика»^[1].

Определение

Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В^[2]. Так как работа при переносе заряда q равна qU (где U — разность потенциалов), а элементарный заряд составляет 1,602 176 634⋅10⁻¹⁹ Кл (точно)^[3], то

1 эВ = 1,602 176 634⋅10⁻¹⁹ Дж (точно) = 1,602 176 634⋅10⁻¹² эрг (точно).

Основные сведения

В физике элементарных частиц в электронвольтах обычно выражается не только энергия Е, но и масса m элементарных частиц^[4]^[5]. Основанием для этого служит тот факт, что в силу эквивалентности массы и энергии выполняется соотношение m = E₀/c², где c — скорость света, E₀ — энергия покоящейся частицы. Поскольку c — фундаментальная постоянная, равная 299 792 458 м/с (точно), не изменяющаяся ни при каких условиях, то указание в качестве характеристики массы частицы её энергии покоя, выраженной в электронвольтах, однозначно определяет значение массы в любых традиционных единицах и к недоразумениям не приводит. В единицах массы 1 эВ = 1,782 661 921...⋅10⁻³⁶ кг (точно)^[3], и напротив, 1 кг = 5,609 588 603...⋅10³⁵ эВ (точно)^[3]. Атомная единица массы близка по значению к 1 ГэВ (с погрешностью около 7 %): 1 а. е. м. = 931,494 102 42(28) МэВ, и напротив, 1 ГэВ = 1,073 544 102 33(32) а. е. м.^[3]. Импульс элементарной частицы также может быть выражен в электронвольтах (строго говоря, в эВ/c).

Электронвольт по сравнению с энергиями, характерными для большинства ядерных процессов, — маленькая величина, в этой области физики обычно применяются кратные единицы:

килоэлектронвольт (кэВ) — 1000 эВ,
мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 млн электронвольт,
гигаэлектронвольт (ГэВ) — 1 млрд электронвольт,
тераэлектронвольт (ТэВ) — 1 трлн электронвольт.

Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких триллионов электронвольт (тераэлектронвольт, ТэВ). Один ТэВ приблизительно равен (кинетической) энергии летящего комара^[6] или энергии, выделяющейся при падении маленькой капли воды диаметром в 1 мм (массой ок. 0,5 мг) с высоты 3 см.

Температура, которая является мерой средней кинетической энергии частиц, тоже иногда выражается в электронвольтах, исходя из соотношения температуры и энергии частиц в одноатомном идеальном газе E_кин = 3⁄2kТ^[5]. В температурных единицах 1 эВ соответствует 11 604,518 12... кельвин (точно)^[3] (см. постоянная Больцмана)^[7].

В электронвольтах выражают энергию квантов электромагнитного излучения (фотонов). Энергия фотонов с частотой ν в электронвольтах численно равна hν/E_эВ, а излучения с длиной волны λ — hc/(λE_эВ), где h — постоянная Планка, а E_эВ — энергия, равная одному электронвольту, выраженная в единицах той же системы единиц, что и использованная для выражения h, ν и λ. Так как для ультрарелятивистских частиц, в том числе фотонов, λE = hc, то при вычислении энергии фотонов с известной длиной волны (и наоборот) часто полезен коэффициент пересчёта, представляющий собой выраженное в эВ·нм произведение постоянной Планка и скорости света:

hc = 1239,841 984… эВ·нм (точно)^[3] ≈ 1240 эВ·нм.

Так, фотон с длиной волны 1 нм имеет энергию 1240 эВ; фотон с энергией 10 эВ имеет длину волны 124 нм и т. д.

В электронвольтах измеряется также работа выхода при внешнем фотоэффекте — минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества под действием света.

В химии часто используется молярный эквивалент электронвольта. Если один моль электронов или однозарядных ионов перенесён между точками с разностью потенциалов 1 В, он приобретает (или теряет) энергию Q = 96 485,332 12... Дж (точно)^[3], равную произведению 1 эВ на число Авогадро. Эта величина, выраженная в джоулях, численно равна постоянной Фарадея (модулю заряда 1 моля электронов), выраженной в кулонах. Аналогично, если при химической реакции в одном моле вещества выделяется (или поглощается) энергия 96,485 кДж, то соответственно каждая молекула теряет (или получает) около 1 эВ.

В электронвольтах измеряется также ширина распада Γ элементарных частиц и других квантовомеханических состояний, например ядерных энергетических уровней. Ширина распада — это неопределённость энергии состояния, связанная с временем жизни состояния τ соотношением неопределённостей: Γ = ħ/τ). Частица с шириной распада 1 эВ имеет время жизни 6,582 119 569...⋅10⁻¹⁶ с (точно)^[3]. Аналогично квантовомеханическое состояние с временем жизни 1 с имеет ширину 6,582 119 569...⋅10⁻¹⁶ эВ (точно)^[3].

Одним из первых термин «электронвольт» применил американский физик и инженер Карл Дарроу^[англ.] в 1923 году^[8].

Кратные и дольные единицы

В ядерной физике и физике высоких энергий обычно используются кратные единицы: килоэлектронвольты (кэВ, keV, 10³ эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 10⁶ эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 10⁹ эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 10¹² эВ). В физике космических лучей, кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 10¹⁵ эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 10¹⁸ эВ). В зонной теории твёрдого тела, физике полупроводников и физике нейтрино — дольные единицы: миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 10⁻³ эВ).

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
10¹ эВ	декаэлектронвольт	даэВ	daeV	10⁻¹ эВ	дециэлектронвольт	дэВ	deV
10² эВ	гектоэлектронвольт	гэВ	heV	10⁻² эВ	сантиэлектронвольт	сэВ	ceV
10³ эВ	килоэлектронвольт	кэВ	keV	10⁻³ эВ	миллиэлектронвольт	мэВ	meV
10⁶ эВ	мегаэлектронвольт	МэВ	MeV	10⁻⁶ эВ	микроэлектронвольт	мкэВ	µeV
10⁹ эВ	гигаэлектронвольт	ГэВ	GeV	10⁻⁹ эВ	наноэлектронвольт	нэВ	neV
10¹² эВ	тераэлектронвольт	ТэВ	TeV	10⁻¹² эВ	пикоэлектронвольт	пэВ	peV
10¹⁵ эВ	петаэлектронвольт	ПэВ	PeV	10⁻¹⁵ эВ	фемтоэлектронвольт	фэВ	feV
10¹⁸ эВ	эксаэлектронвольт	ЭэВ	EeV	10⁻¹⁸ эВ	аттоэлектронвольт	аэВ	aeV
10²¹ эВ	зеттаэлектронвольт	ЗэВ	ZeV	10⁻²¹ эВ	зептоэлектронвольт	зэВ	zeV
10²⁴ эВ	йоттаэлектронвольт	ИэВ	YeV	10⁻²⁴ эВ	иоктоэлектронвольт	иэВ	yeV
10²⁷ эВ	роннаэлектронвольт	РнэВ	ReV	10⁻²⁷ эВ	ронтоэлектронвольт	рнэВ	reV
10³⁰ эВ	кветтаэлектронвольт	КвэВ	QeV	10⁻³⁰ эВ	квектоэлектронвольт	квэВ	qeV
рекомендовано к применению применять не рекомендуется

Некоторые значения энергий и масс в электронвольтах

Типичная энергия частиц — продуктов ядерного распада
Энергия фотона с длиной волны 21,1061 см (радиолиния нейтрального атомарного водорода)	5,87433 мкэВ
Энергия фотона с частотой 1 ТГц	4,13 мэВ
Тепловая энергия поступательного движения одной молекулы при комнатной температуре	≈0,025 эВ
Энергия фотона с длиной волны 1240 нм (ближняя инфракрасная область оптического спектра)	1,0 эВ
Энергия фотона с длиной волны 500 нм (граница зелёного и голубого цветов в видимом спектре)	≈2,5 эВ
Энергия образования одной молекулы воды из водорода и кислорода^[9]	3,0 эВ
Постоянная Ридберга (почти равна энергии ионизации атома водорода)	13,605 693 122 994(26) эВ^[3]
Энергия электрона в кинескопе телевизора	Порядка 20 кэВ
Энергии космических лучей	1 МэВ — 1⋅10²¹ эВ
альфа-частицы	2—10 МэВ ^[10]
бета-частицы	0—6 МэВ ^[10]
гамма-кванты	0,01—5 МэВ ^[10]
Массы частиц
Нейтрино^[11]	Сумма масс всех трёх ароматов < 0,12 эВ^[12]
Электрон^[11]	0,510 998 950 00(15) МэВ^[3]
Протон^[11]	938,272 088 16(29) МэВ^[3]
Бозон Хиггса	125,09 ± 0,24 ГэВ^[13]
t-кварк (самая тяжёлая из известных элементарных частиц)^[11]	173,315 ± 0,485 ± 1,23 ГэВ^[14]
Планковская масса
$M_{P}={\sqrt {\frac {\hbar c}{G}}}$	1,220 890(14)⋅10¹⁹ ГэВ^[3]

Примечания

↑ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.
↑ Электронвольт // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² ¹³ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Архивная копия от 8 декабря 2013 на Wayback Machine Fundamental Physical Constants — Complete Listing
↑ Научно-популярный доклад на Президиуме РАН Л. Б. Окуня
↑ ¹ ² Электронвольт // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 545. — 760 с. — ISBN 5-85270-101-7.
↑ Glossary Архивная копия от 15 сентября 2014 на Wayback Machine — CMS Collaboration, CERN: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics». (англ.)
↑ Conversion factors for energy equivalents (неопр.). Дата обращения: 18 марта 2008. Архивировано 26 января 2021 года.
↑ Darrow K. K. Some Contemporary Advances in Physics (англ.) // Bell System Technical Journal. — Vol. 2 (4). — P. 110. Архивировано 12 октября 2014 года.
↑ Численно равна стандартной энтальпии образования воды в джоулях на моль, делённой на постоянную Авогадро и делённой на модуль заряда электрона в кулонах
↑ ¹ ² ³ Gamma-Ray Spectrum Catalogue (неопр.). Дата обращения: 15 августа 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.
↑ ¹ ² ³ ⁴ Единицы измерения расстояний, энергий и масс (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2015. Архивировано 10 сентября 2015 года.
↑ Mertens S. Direct Neutrino Mass Experiments (англ.) // J. Phys.: Conf. Ser.. — 2016. — Vol. 718. — P. 022013. Архивировано 19 апреля 2021 года.
↑ ATLAS и CMS обнародовали совместное измерение массы хиггсовского бозона (неопр.). Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 года.
↑ Свойства топ-кварка: результаты (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2015. Архивировано 1 августа 2015 года.

Ссылки

[1] Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.

[БСЭ-2] Электронвольт // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

[CODATA_allascii-3] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² ¹³ http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Архивная копия от 8 декабря 2013 на Wayback Machine Fundamental Physical Constants — Complete Listing

[4] Научно-популярный доклад на Президиуме РАН Л. Б. Окуня

[ФЭ5-5] ¹ ² Электронвольт // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 545. — 760 с. — ISBN 5-85270-101-7.

[6] Glossary Архивная копия от 15 сентября 2014 на Wayback Machine — CMS Collaboration, CERN: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics». (англ.)

[7] Conversion factors for energy equivalents (неопр.). Дата обращения: 18 марта 2008. Архивировано 26 января 2021 года.

[8] Darrow K. K. Some Contemporary Advances in Physics (англ.) // Bell System Technical Journal. — Vol. 2 (4). — P. 110. Архивировано 12 октября 2014 года.

[9] Численно равна стандартной энтальпии образования воды в джоулях на моль, делённой на постоянную Авогадро и делённой на модуль заряда электрона в кулонах

[Spectrum_Catalogue-10] ¹ ² ³ Gamma-Ray Spectrum Catalogue (неопр.). Дата обращения: 15 августа 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.

[collider2-11] ¹ ² ³ ⁴ Единицы измерения расстояний, энергий и масс (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2015. Архивировано 10 сентября 2015 года.

[12] Mertens S. Direct Neutrino Mass Experiments (англ.) // J. Phys.: Conf. Ser.. — 2016. — Vol. 718. — P. 022013. Архивировано 19 апреля 2021 года.

[13] ATLAS и CMS обнародовали совместное измерение массы хиггсовского бозона (неопр.). Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 года.

[14] Свойства топ-кварка: результаты (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2015. Архивировано 1 августа 2015 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

@@ Строка 1: / Строка 1: @@
+{{Перенаправление|ЭВ}}
 {{Единица измерения
 |название    =Электронвольт
@@ Строка 10: / Строка 11: @@
 |примечание  =
 }}
-'''Электро́нво́льт''' ('''электрон-вольт''', редко '''электроновольт'''; русское обозначение: '''эВ''', международное: '''eV''') — внесистемная единица [[Энергия|энергии]], используемая в атомной и [[Ядерная физика|ядерной физике]], в [[Физика элементарных частиц|физике элементарных частиц]] и в близких и родственных областях науки ([[Биофизика|биофизике]], [[Физическая химия|физической химии]], [[Астрофизика|астрофизике]] {{итп}}).
+'''Электро̀нво́льт''' ('''электрон-вольт''', редко '''электроновольт'''; русское обозначение: эВ, международное: eV) — внесистемная единица [[Энергия|энергии]], используемая в атомной и [[Ядерная физика|ядерной физике]], в [[Физика элементарных частиц|физике элементарных частиц]] и в близких и родственных областях науки ([[Биофизика|биофизике]], [[Физическая химия|физической химии]], [[Астрофизика|астрофизике]] {{итп}}).
-В [[РФ|Российской Федерации]] электронвольт допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «[[физика]]»<ref>[http://www.fundmetrology.ru/depository/01_npa/po879.pdf#page=6 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации.] Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.</ref>.
+В [[РФ|Российской Федерации]] электронвольт допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «[[физика]]»<ref>[http://www.fundmetrology.ru/depository/01_npa/po879.pdf#page=6 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации.] {{Wayback|url=http://www.fundmetrology.ru/depository/01_npa/po879.pdf#page=6 |date=20131102193757 }} Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.</ref>.
 == Определение ==
-Один электронвольт равен [[Энергия|энергии]], необходимой для переноса [[Элементарный заряд|элементарного заряда]] в [[Электрическое поле|электростатическом поле]] между точками с разницей [[Электростатический потенциал|потенциалов]] в {{nobr|1 [[Вольт|В]]}}<ref name="БСЭ">{{БСЭ3|заглавие=Электронвольт}}</ref>. Так как работа при переносе заряда {{math|''q''}} равна {{math|''qU''}} (где {{math|''U''}} — разность потенциалов), а [[элементарный заряд]] составляет {{nobr|1,602 176 6208(98){{e|−19}} [[Кулон|Кл]]}}<ref name="CODATA allascii">http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants — Complete Listing</ref>, то:
+Один электронвольт равен [[Энергия|энергии]], необходимой для переноса [[Элементарный заряд|элементарного заряда]] в [[Электрическое поле|электростатическом поле]] между точками с разницей [[Электростатический потенциал|потенциалов]] в {{nobr|1 [[Вольт|В]]}}<ref name="БСЭ">{{БСЭ3|заглавие=Электронвольт}}</ref>. Так как работа при переносе заряда {{math|''q''}} равна {{math|''qU''}} (где {{math|''U''}} — разность потенциалов), а [[элементарный заряд]] составляет {{nobr|1,602 176 634{{e|−19}} [[Кулон|Кл]]}} (точно)<ref name="CODATA allascii">http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt {{Wayback|url=http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt |date=20131208020310 }} Fundamental Physical Constants — Complete Listing</ref>, то
-: {{nobr|'''1 эВ {{=}} 1,602 176 6208(98){{e|−19}} [[Джоуль|Дж]] {{=}} 1,602 176 6208(98){{e|−12}} [[эрг]]'''}}.
+: {{nobr|1 эВ {{=}} 1,602 176 634{{e|−19}} [[Джоуль|Дж]] (точно) {{=}} 1,602 176 634{{e|−12}} [[эрг]]}} (точно).
 == Основные сведения ==
-В [[физика элементарных частиц|физике элементарных частиц]] в электронвольтах обычно выражается не только энергия {{math|''Е''}}, но и масса {{math|''m''}} элементарных частиц<ref>[https://web.archive.org/web/20120703132646/http://www.gpad.ac.ru/info/contributions/Okun_Prez.pdf Научно-популярный доклад на Президиуме РАН Л. Б. Окуня]</ref><ref name="ФЭ5">{{книга |автор= |часть=Электронвольт |ссылка часть= http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4671.html |заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]] |издание= |место=М. |издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]] |год=1998 |том=5. Стробоскопические приборы — Яркость |страницы=545 |страниц=760 |серия= |isbn=5-85270-101-7 |тираж=}}</ref><ref>В учебной и научно-популярной литературе массы элементарных частиц чаще выражаются в [[СИ|единицах СИ]] или в [[а. е. м.]]</ref>. Основанием для этого служит тот факт, что в силу [[эквивалентность массы и энергии|эквивалентности массы и энергии]] выполняется соотношение {{math|''Е {{=}} mc''<sup>2</sup>}}, где {{math|''c''}} — [[скорость света]]. Поскольку {{math|''c''}} — фундаментальная постоянная, не изменяющаяся ни при каких условиях, то указание в качестве характеристики массы частицы её энергии, выраженной в электронвольтах, однозначно определяет значение массы в любых традиционных единицах и к недоразумениям не приводит. В единицах массы {{nobr|1 эВ {{=}} 1,782 661 907(11){{e|−36}} [[кг]]}}<ref name="CODATA allascii" />, и напротив, {{nobr|1 кг {{=}} 5,609 588 650(34){{e|35}} эВ}}<ref name="CODATA allascii" />. [[Атомная единица массы]] близка по значению к {{nobr|1 ГэВ}} (с точностью около 7 %): {{nobr|1 [[атомная единица массы|а. е. м.]] {{=}} 931,494 0954(57) МэВ}}, и напротив, {{nobr|1 ГэВ {{=}} 1,073 544 1105(66) а. е. м.}}<ref name="CODATA allascii" />. [[Импульс]] элементарной частицы также может быть выражен в электронвольтах (строго говоря, в эВ/{{math|''c''}}).
+В [[физика элементарных частиц|физике элементарных частиц]] в электронвольтах обычно выражается не только энергия {{math|''Е''}}, но и [[масса]] {{math|''m''}} элементарных частиц<ref>[https://web.archive.org/web/20120703132646/http://www.gpad.ac.ru/info/contributions/Okun_Prez.pdf Научно-популярный доклад на Президиуме РАН Л. Б. Окуня]</ref><ref name="ФЭ5">{{книга|автор=|часть=Электронвольт|ссылка часть= http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4671.html|заглавие=[[Физическая энциклопедия]]|оригинал=|ссылка=|викитека=|ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]]|издание=|место=М.|издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]]|год=1998|том=5. Стробоскопические приборы — Яркость|страницы=545|страниц=760|серия=|isbn=5-85270-101-7|тираж=}}</ref>. Основанием для этого служит тот факт, что в силу [[эквивалентность массы и энергии|эквивалентности массы и энергии]] выполняется соотношение {{math|''m'' {{=}} ''E''<sub>0</sub>/''c''<sup>2</sup>}}, где {{math|''c''}} — [[скорость света]], {{math|''E''<sub>0</sub>}} — энергия покоящейся частицы. Поскольку {{math|''c''}} — фундаментальная постоянная, равная {{s|{{formatnum:299792458}} м/с}} (точно), не изменяющаяся ни при каких условиях, то указание в качестве характеристики массы частицы её энергии покоя, выраженной в электронвольтах, однозначно определяет значение массы в любых традиционных единицах и к недоразумениям не приводит. В единицах массы {{nobr|1 эВ {{=}} 1,782 661 921...{{e|−36}} [[кг]]}} (точно)<ref name="CODATA allascii" />, и напротив, {{nobr|1 кг {{=}} 5,609 588 603...{{e|35}} эВ}} (точно)<ref name="CODATA allascii" />. [[Атомная единица массы]] близка по значению к {{nobr|1 ГэВ}} (с погрешностью около 7 %): {{nobr|1 [[атомная единица массы|а. е. м.]] {{=}} 931,494 102 42(28) МэВ}}, и напротив, {{nobr|1 ГэВ {{=}} 1,073 544 102 33(32) а. е. м.}}<ref name="CODATA allascii" />. [[Импульс]] элементарной частицы также может быть выражен в электронвольтах (строго говоря, в эВ/{{math|''c''}}).
 Электронвольт по сравнению с энергиями, характерными для большинства ядерных процессов, — маленькая величина, в этой области физики обычно применяются кратные единицы:
 * килоэлектронвольт (кэВ) — 1000 эВ,
 * мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 [[Миллион|млн]] электронвольт,
-* гигаэлектронвольт (ГэВ) — 1 [[Миллиард|млрд]] электронвольт.
+* гигаэлектронвольт (ГэВ) — 1 [[Миллиард|млрд]] электронвольт,
 * тераэлектронвольт (ТэВ) — 1 '''[[Триллион|трлн]]''' электронвольт.
-Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких триллионов электронвольт (тераэлектронвольт, ТэВ). Один ТэВ приблизительно равен (кинетической) энергии летящего комара<ref>[http://cms.web.cern.ch/content/glossary Glossary] — CMS Collaboration, CERN: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics».{{ref-en}}</ref>.
+Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких триллионов электронвольт (тераэлектронвольт, ТэВ). Один ТэВ приблизительно равен (кинетической) энергии летящего комара<ref>[http://cms.web.cern.ch/content/glossary Glossary] {{Wayback|url=http://cms.web.cern.ch/content/glossary |date=20140915005403 }} — CMS Collaboration, CERN: «Electronvolt (eV): A unit of energy or mass used in particle physics».{{ref-en}}</ref> или энергии, выделяющейся при падении маленькой капли воды диаметром в {{nobr|1 мм}} (массой {{nobr|ок. 0,5 мг}}) с высоты {{nobr|3 см}}.
-[[Температура]], которая является мерой средней кинетической энергии частиц, тоже иногда выражается в электронвольтах, исходя из соотношения температуры и энергии частиц в одноатомном идеальном газе {{math|''E''<sub>кин</sub> {{=}} {{frac|3|2}}''kТ''}}<ref name="ФЭ5" />. В температурных единицах {{nobr|1 эВ}} соответствует {{nobr|1,160 452 21(67){{e|4}} [[кельвин]]}}<ref name="CODATA allascii" /> (см. [[постоянная Больцмана]])<ref>[http://physics.nist.gov/cuu/Constants/energy.html Conversion factors for energy equivalents]</ref>.
+[[Температура]], которая является мерой средней кинетической энергии частиц, тоже иногда выражается в электронвольтах, исходя из соотношения температуры и энергии частиц в одноатомном идеальном газе {{math|''E''<sub>кин</sub> {{=}} {{frac|3|2}}''kТ''}}<ref name="ФЭ5"/>. В температурных единицах {{nobr|1 эВ}} соответствует {{nobr|11 604,518 12... [[кельвин]]}} (точно)<ref name="CODATA allascii"/> (см. [[постоянная Больцмана]])<ref>{{Cite web |url=http://physics.nist.gov/cuu/Constants/energy.html |title=Conversion factors for energy equivalents |access-date=2008-03-18 |archive-date=2021-01-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210126060258/https://physics.nist.gov/cuu/Constants/energy.html |url-status=live }}</ref>.
+[[Файл:EV_to_nm_vis-ru.svg|thumb|220px|Зависимость энергии фотона от длины волны]]
 В электронвольтах выражают энергию квантов электромагнитного излучения ([[фотон]]ов). Энергия фотонов с частотой {{math|ν}} в электронвольтах численно равна {{math|''h''ν/''E''<sub>эВ</sub>}}, а излучения с [[длина волны|длиной волны]] {{math|λ}} — {{math|''hc''/(λ''E''<sub>эВ</sub>)}}, где {{math|''h''}} — [[постоянная Планка]], а {{math|''E''<sub>эВ</sub>}} — энергия, равная одному электронвольту, выраженная в единицах той же системы единиц, что и использованная для выражения {{math|''h''}}, {{math|ν}} и {{math|λ}}. Так как для ультрарелятивистских частиц, в том числе фотонов, {{math|λ''E {{=}} hc''}}, то при вычислении энергии фотонов с известной длиной волны (и наоборот) часто полезен коэффициент пересчёта, представляющий собой выраженное в эВ·[[нанометр|нм]] произведение постоянной Планка и скорости света:
-: {{math|''hc''}} = 1239,841 9739(76) эВ·нм<ref name="CODATA allascii" /> ≈ 1240 эВ·нм.
+: {{math|''hc''}} = {{nobr|1239,841 984… эВ·нм}} (точно)<ref name="CODATA allascii"/> ≈ {{nobr|1240 эВ·нм.}}
-Так, фотон с длиной волны 1 нм имеет энергию 1240 эВ; фотон с энергией 10 эВ имеет длину волны 124 нм и т. д.
+Так, фотон с длиной волны {{nobr|1 нм}} имеет энергию {{nobr|1240 эВ;}} фотон с энергией {{nobr|10 эВ}} имеет длину волны {{nobr|124 нм}} и т. д.
 В электронвольтах измеряется также [[работа выхода]] при внешнем [[фотоэффект]]е — минимальная энергия, необходимая для удаления [[электрон]]а из вещества под действием [[свет]]а.
-В [[Химия|химии]] часто используется молярный эквивалент электронвольта. Если один [[моль]] электронов или однозарядных [[ион]]ов перенесён между точками с разностью потенциалов 1 В, он приобретает (или теряет) энергию {{nobr|''{{math|Q}}'' {{=}} 96 485,332 89(59) Дж}}<ref name="CODATA allascii" />, равную произведению {{nobr|1 эВ}} на [[число Авогадро]]. Эта величина численно равна [[постоянная Фарадея|постоянной Фарадея]]. Аналогично, если при химической реакции в одном моле вещества выделяется (или поглощается) энергия {{nobr|96,5 кДж}}, то соответственно каждая молекула теряет (или получает) около {{nobr|1 эВ}}.
+В [[Химия|химии]] часто используется молярный эквивалент электронвольта. Если один [[Моль (единица измерения)|моль]] электронов или однозарядных [[ион]]ов перенесён между точками с разностью потенциалов {{nobr|1 В}}, он приобретает (или теряет) энергию {{nobr|''{{math|Q}}'' {{=}} 96 485,332 12... Дж}} (точно)<ref name="CODATA allascii"/>, равную произведению {{nobr|1 эВ}} на [[число Авогадро]]. Эта величина, выраженная в джоулях, численно равна [[постоянная Фарадея|постоянной Фарадея]] (модулю заряда {{nobr|1 моля}} электронов), выраженной в кулонах. Аналогично, если при химической реакции в одном моле вещества выделяется (или поглощается) энергия {{nobr|96,485 кДж}}, то соответственно каждая молекула теряет (или получает) около {{nobr|1 эВ}}.
-В электронвольтах измеряется также [[ширина распада]] {{math|Γ}} элементарных частиц и других квантовомеханических состояний, например ядерных энергетических уровней. Ширина распада — это неопределённость энергии состояния, связанная с [[время жизни|временем жизни]] состояния {{math|τ}} [[соотношение неопределённостей|соотношением неопределённостей]]: {{nobr|{{math|Γ}} {{=}} {{hbar}}/{{math|τ}}}}). Частица с шириной распада {{nobr|1 эВ}} имеет время жизни {{nobr|6,582 119 514(40){{e|−16}} с}}<ref name="CODATA allascii" />. Аналогично квантовомеханическое состояние с временем жизни {{nobr|1 с}} имеет ширину {{nobr|6,582 119 514(40){{e|−16}} эВ}}.
+В электронвольтах измеряется также [[ширина распада]] {{math|Γ}} элементарных частиц и других квантовомеханических состояний, например ядерных энергетических уровней. Ширина распада — это неопределённость энергии состояния, связанная с [[время жизни|временем жизни]] состояния {{math|τ}} [[соотношение неопределённостей|соотношением неопределённостей]]: {{nobr|{{math|Γ}} {{=}} {{hbar}}/{{math|τ}}}}). Частица с шириной распада {{nobr|1 эВ}} имеет время жизни {{nobr|6,582 119 569...{{e|−16}} с}} (точно)<ref name="CODATA allascii"/>. Аналогично квантовомеханическое состояние с временем жизни {{nobr|1 с}} имеет ширину {{nobr|6,582 119 569...{{e|−16}} эВ}} (точно)<ref name="CODATA allascii"/>.
-Одним из первых термин «электронвольт» применил американский физик и инженер {{iw|Дарроу, Карл|Карл Дарроу|en|Karl K. Darrow}} в 1923 году<ref>{{статья |автор={{nobr|Darrow  K. K.}}|заглавие=Some Contemporary Advances in Physics |ссылка=http://www3.alcatel-lucent.com/bstj/vol02-1923/articles/bstj2-4-101.pdf |язык=en |издание= Bell System Technical Journal |тип= |год= |volume=2 (4) |pages=110 |doi= |issn=}}</ref>.
+Одним из первых термин «электронвольт» применил американский физик и инженер {{iw|Дарроу, Карл|Карл Дарроу|en|Karl K. Darrow}} в 1923 году<ref>{{статья|автор={{nobr|Darrow  K. K.}}|заглавие=Some Contemporary Advances in Physics|ссылка=http://www3.alcatel-lucent.com/bstj/vol02-1923/articles/bstj2-4-101.pdf|язык=en|издание=Bell System Technical Journal|тип=|год=|volume=2 (4)|pages=110|doi=|issn=|archiveurl=https://web.archive.org/web/20141012164729/http://www3.alcatel-lucent.com/bstj/vol02-1923/articles/bstj2-4-101.pdf|archivedate=2014-10-12 }}</ref>.
 == Кратные и дольные единицы ==
-В ядерной физике и [[Физика высоких энергий|физике высоких энергий]] обычно используются кратные единицы: килоэлектронвольты (кэВ, keV, 10<sup>3</sup> эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 10<sup>6</sup> эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 10<sup>9</sup> эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 10<sup>12</sup> эВ). В физике [[космические лучи|космических лучей]], кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 10<sup>15</sup> эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 10<sup>18</sup> эВ). В [[Зонная теория|зонной теории]] твердого тела, [[Физика полупроводников|физике полупроводников]] и физике [[нейтрино]] — дольные единицы: миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 10<sup>−3</sup> эВ).
+В ядерной физике и [[Физика высоких энергий|физике высоких энергий]] обычно используются кратные единицы: килоэлектронвольты (кэВ, keV, 10<sup>3</sup> эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 10<sup>6</sup> эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 10<sup>9</sup> эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 10<sup>12</sup> эВ). В физике [[космические лучи|космических лучей]], кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 10<sup>15</sup> эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 10<sup>18</sup> эВ). В [[Зонная теория|зонной теории]] твёрдого тела, [[Физика полупроводников|физике полупроводников]] и физике [[нейтрино]] — дольные единицы: миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 10<sup>−3</sup> эВ).
 {{Кратные и дольные единицы|электронвольт|эВ|eV}}
 == Некоторые значения энергий и масс в электронвольтах ==
 {| class="wikitable"
+ |Энергия [[фотон]]а с [[длина волны|длиной волны]] {{nobr|21,1061 см}} ([[Радиолиния нейтрального водорода|радиолиния нейтрального атомарного водорода]])
- |Энергия [[квант]]а [[свет|электромагнитного излучения]] с [[частота|частотой]] 1 [[Терагерцевое излучение|ТГц]]
+ | <center> 5,87433 мкэВ </center>
+ |-
+ |Энергия фотона с [[частота|частотой]] 1 [[Терагерцевое излучение|ТГц]]
  | <center> 4,13 мэВ </center>
  |-
  |Тепловая энергия поступательного движения одной молекулы при комнатной температуре
- | <center> 0,025 эВ </center>
+ | <center> ≈0,025 эВ </center>
  |-
- |Энергия [[фотон]]а с [[длина волны|длиной волны]] 1240 [[нанометр|нм]] (ближняя [[инфракрасное излучение|инфракрасная]] область оптического спектра)
+ |Энергия фотона с длиной волны 1240 [[нанометр|нм]] (ближняя [[инфракрасное излучение|инфракрасная]] область оптического спектра)
  | <center> 1,0 эВ </center>
  |-
- |Энергия [[фотон]]а с длиной волны ~500 нм (граница зелёного и голубого цветов в видимом спектре)
+ |Энергия фотона с длиной волны 500 нм (граница зелёного и голубого цветов в видимом спектре)
- | <center> ~2,5 эВ </center>
+ | <center> ≈2,5 эВ </center>
  |-
- |Энергия образования одной молекулы [[вода|воды]] из водорода и кислорода<ref>Равна стандартной [[энтальпия|энтальпии]] образования воды в джоулях на моль, деленной на [[постоянная Авогадро|постоянную Авогадро]] и деленной на модуль заряда [[электрон]]а в кулонах</ref>
+ |Энергия образования одной молекулы [[вода|воды]] из водорода и кислорода<ref>Численно равна стандартной [[энтальпия|энтальпии]] образования воды в джоулях на моль, делённой на [[постоянная Авогадро|постоянную Авогадро]] и делённой на модуль заряда [[электрон]]а в кулонах</ref>
  | <center> 3,0 эВ </center>
  |-
- |[[Постоянная Ридберга]] (почти равна энергии ионизации [[атом]]а [[водород]]а)
+ |[[Постоянная Ридберга]] (почти равна энергии ионизации [[Атом водорода|атома водорода]])
- | <center> 13,605 693 009(84) эВ </center>
+ | <center> 13,605 693 122 994(26) эВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
  |-
- |Энергия электрона в лучевой трубке телевизора
+ |Энергия электрона в [[кинескоп]]е телевизора
  | <center> Порядка 20 кэВ </center>
  |-
@@ Строка 75: / Строка 81: @@
  | <center> 1 МэВ — 1{{e|21}} эВ </center>
  |-
- !colspan=2 |<center>Типичная энергия ядерного распада</center>
+ !colspan=2 |<center>Типичная энергия частиц — продуктов ядерного распада</center>
  |-
  |[[Альфа-частица|альфа-частицы]]
- | <center> 2—10 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue">[http://sites.fas.harvard.edu/~phys191r/Bench_Notes/B1/NAI_catalog.pdf Gamma-Ray Spectrum Catalogue]</ref></center>
+ | <center> 2—10 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue">{{Cite web |url=http://sites.fas.harvard.edu/~phys191r/Bench_Notes/B1/NAI_catalog.pdf |title=Gamma-Ray Spectrum Catalogue |access-date=2015-08-15 |archive-date=2016-03-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160304223336/http://sites.fas.harvard.edu/~phys191r/Bench_Notes/B1/NAI_catalog.pdf |url-status=live }}</ref></center>
  |-
  |[[Бета-частица|бета-частицы]]
- | <center> 0,1—6 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue"/></center>
+ | <center> 0—6 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue"/></center>
  |-
- |[[гамма-лучи]]
+ |[[гамма-кванты]]
- | <center> 0—5 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue"/></center>
+ | <center> 0,01—5 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue"/></center>
  |-
  !colspan=2 |<center>Массы частиц</center>
  |-
- |[[Нейтрино]]<ref name="collider2">[http://elementy.ru/posters/collider/2 Единицы измерения расстояний, энергий и масс]</ref>
+ |[[Нейтрино]]<ref name="collider2">{{Cite web |url=http://elementy.ru/posters/collider/2 |title=Единицы измерения расстояний, энергий и масс |access-date=2015-08-16 |archive-date=2015-09-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150910000057/http://elementy.ru/posters/collider/2 |url-status=live }}</ref>
- | <center> Сумма масс всех трёх [[Аромат (физика)|ароматов]] {{nobr|< 0,28 эВ}} </center>
+ | <center> Сумма масс всех трёх [[Аромат (физика)|ароматов]] {{nobr|< 0,12 эВ}}<ref>{{статья|автор=Mertens S.|заглавие=Direct Neutrino Mass Experiments|издание=J. Phys.: Conf. Ser.|год=2016|том=718|выпуск=|страницы=022013|ссылка=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/718/2/022013/pdf|doi=|arxiv=|язык=en|archivedate=2021-04-19|archiveurl=https://web.archive.org/web/20210419114010/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/718/2/022013/pdf}} {{free access}}</ref> </center>
  |-
  |[[Электрон]]<ref name="collider2" />
- | <center> 0,510 998 9461(31) МэВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
+ | <center> 0,510 998 950 00(15) МэВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
  |-
  |[[Протон]]<ref name="collider2" />
- | <center> 938,272 0813(58) МэВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
+ | <center> 938,272 088 16(29) МэВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
  |-
  |[[Бозон Хиггса]]
- | <center> 125,09 ± 0,24 ГэВ<ref>[http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=432430 ATLAS и CMS обнародовали совместное измерение массы хиггсовского бозона]</ref> </center>
+ | <center> 125,09 ± 0,24 ГэВ<ref>{{Cite web |url=http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=432430 |title=ATLAS и CMS обнародовали совместное измерение массы хиггсовского бозона |accessdate=2015-06-28 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20150402102113/http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=432430 |archivedate=2015-04-02 |deadlink=yes }}</ref> </center>
  |-
- |[[t-кварк]]<ref name="collider2" />
+ |[[t-кварк]] (самая тяжёлая из известных элементарных частиц)<ref name="collider2" />
- | <center> 173,315&nbsp;±&nbsp;0,485&nbsp;±&nbsp;1,23 [[ГэВ]]<ref>[http://elementy.ru/LHC/LHC_results/top-quark Свойства топ-кварка: результаты]</ref> </center>
+ | <center> 173,315&nbsp;±&nbsp;0,485&nbsp;±&nbsp;1,23 [[ГэВ]]<ref>{{Cite web |url=http://elementy.ru/LHC/LHC_results/top-quark |title=Свойства топ-кварка: результаты |access-date=2015-08-16 |archive-date=2015-08-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150801151340/http://elementy.ru/LHC/LHC_results/top-quark |url-status=live }}</ref> </center>
  |-
  |-
@@ Строка 107: / Строка 113: @@
  |-
  |<math>M_P = \sqrt{\frac{\hbar c}{G}}</math>
- | <center> 1,220 910(29){{e|19}} ГэВ<ref name="CODATA allascii" /></center>
+ | <center> 1,220 890(14){{e|19}} ГэВ<ref name="CODATA allascii" /></center>
  |}
@@ Строка 116: / Строка 122: @@
 * [http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt CODATA: Fundamental Physical Constants — Complete Listing]
 * [http://2mb.ru/work_and_energy.html Онлайн-конвертор единиц электронвольт в другие системы счислений]
+{{ВС}}
 [[Категория:Единицы измерения энергии в физике]]

Ссылки на внешние ресурсы
Тематические сайты	nLab
Словари и энциклопедии	Большая датская Большая каталанская Большая норвежская Большая российская (научно-образовательный портал) Britannica (онлайн) Treccani

Электронвольт: различия между версиями

Текущая версия от 21:31, 13 ноября 2024

Содержание

Определение

Основные сведения

Кратные и дольные единицы

Некоторые значения энергий и масс в электронвольтах

Примечания

Ссылки

Навигация

Электронвольт: различия между версиями

Текущая версия от 21:31, 13 ноября 2024

Определение

Основные сведения

Кратные и дольные единицы

Некоторые значения энергий и масс в электронвольтах

Примечания

Ссылки

Навигация

Поиск