일렉트로볼트

물리학에서 전자볼트(eV, 전자볼트 및 전자볼트)는 진공에서 1볼트의 전위차를 통해 정지 상태에서 가속되는 단일 전자에 의해 얻어진 운동 에너지의 양을 측정하는 것입니다.에너지 단위로 사용할 때 1eV(줄)(기호 J)의 수치는 전자의 전하(기호 C)의 수치와 동일합니다.2019년 SI 베이스 유닛 재정의에 따라 1 eV는 1.602176634×10⁻¹⁹ ^[1]J의 정확한 값과 동일하게 설정됩니다.

역사적으로 전자볼트는 정전입자 가속기 과학에서 유용성을 통해 표준 측정 단위로 고안되었습니다. 왜냐하면 전하 q를 가진 입자는 V의 전압을 통과한 후 에너지 E = qV를 얻기 때문입니다.q는 고립된 입자에 대한 기본 전하 e의 정수 배수가 되어야 하므로 전자 전압 단위로 얻은 에너지는 정수에 전압을 곱한 것과 같습니다.

이것은 물리학에서 일반적인 에너지 단위이며, 고체, 원자, 핵, 입자 물리학 및 고에너지 천체 물리학에서 널리 사용됩니다.일반적으로 밀리, 킬로, 메가, 기가, 테라, 페타 또는 exa-(각각 MeV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV 및 EeV)와 함께 사용됩니다.일부 오래된 문서에서는 Bevatron이라는 이름에서 BeV 기호가 사용되며, 이는 10억⁹ 전자볼트를 나타냅니다. GeV와 동일합니다.

측정.	구성 단위	단위 SI값
에너지	eV	1.602176634×10⁻¹⁹ J
덩어리	eV/c²	1.782662×10⁻³⁶ kg
모멘텀	eV/c	5.344286×10⁻²⁸ kg·m/s
온도	eV/k_B	1.160451812×10K⁴
시간을	µ/eV	6.582119×10초⁻¹⁶
거리	µc/eV	1.97327×10⁻⁷ m

정의.

전자볼트는 진공에서 1볼트의 전위차를 통해 정지 상태에서 가속되는 단일 전자에 의해 얻거나 손실되는 운동 에너지의 양입니다.따라서 1볼트, 1J/C에 기본 전하 e = 1.602176634×10⁻¹⁹ C를 ^[2]곱한 값을 갖는다.따라서 1개의 전자볼트는 1.602176634×^[1]10J와⁻¹⁹ 같다.

전자볼트(eV)는 에너지 단위이지만 SI 단위는 아닙니다.에너지의 SI 단위는 줄(J)입니다.

덩어리

질량-에너지 등가성으로 전자볼트는 질량 단위에 해당한다.질량과 에너지 단위가 종종 교환되는 입자 물리학에서는 질량을 eV/c² 단위로 표현하는데, 여기서 c는 진공 상태에서의 빛의 속도이다(E = mc²).질량을 eV 단위로 비공식적으로 표현하는 것이 일반적이며, c가 ^[3]1로 설정된 자연 단위 시스템을 효과적으로 사용한다.1 eV/c에² 해당하는 킬로그램은 다음과 같습니다.

1\;{\text{eV}}/c^{2}=frac {(1.602\176\634\times 10^{-19},{\text{C}})\times 1,{\text{\text}V}}{(2.99\792\458\times 10^{8}\;\mathrm {m/s}^{2}}=1.782\661\92\times 10^{-36}\;{\text{kg}}}}.

예를 들어 질량이 0.511MeV/c인² 전자와 양전자는 1.022MeV의 에너지를 생성하기 위해 전멸할 수 있습니다.양성자의 질량은 0.938 GeV/c이다².일반적으로 모든 강입자의 질량은 1GeV/c² 정도이므로 GeV/c는² 입자 물리학에 ^[4]편리한 질량 단위입니다.

1 GeV/c² = 1.78266192×10⁻²⁷ kg.

원자질량상수(m_u)는 거의 정확히 1g을 아보가드로 수치로 나눈 것으로, 거의 수소 원자의 질량과 비슷하며, 이는 대부분 양성자의 질량에 해당한다.전자볼트 질량 등가물로 변환하려면 다음 공식을 사용합니다.

m_u = 1 Da = 931.4941 MeV/c² = 0.9314941 GeV/c².

모멘텀

전자볼트 단위의 입자의 운동 에너지를 기본 상수 c(빛의 속도)로 나누면 입자의 운동량을 eV/^[5]c 단위로 나타낼 수 있다.기본속도상수 c가 수치 1인 자연단위에서는 비공식적으로 c를 생략하고 운동량을 전자볼트로서 표현해도 된다.

자연 단위에서의 에너지-입자 관계,

E^{2}=p^{2}+m_{0}^{2}

E^{2}=p^{2}+m_{0}^{2}

=

E^{2}=p^{2}+m_{0}^{2}

2 +

E^{2}=p^{2}+m_{0}^{2}

E^{2}=p^{2}+m_{0}^{2}

2 {\

displaystyle

E

^{2

}=

p^{2}+m_{0

}^{

2

E^{2}=p^{2}+m_{0}^{2}

는 총

에너지

E

(\displaystyle

E

)

가 빗변이고

운동량

p(\

displaystyle

p

p

)와

m_{0}

m(\

displaystyle m_{

0

m_{0}

})이 두 다리인 직각 삼각형으로 시각화할 수 있는 피타고라스 방정식이다.

에너지 운동량 관계

E^{2}=p^{2}c^{2}+m_{0}}^{2}c^{4}

자연 단위( $c=1$ $c=1$ { $style$ c $1$ )

E^{2}=p^{2}+m_{0}}^{2}

피타고라스 방정식입니다.비교적 낮은 정지질량을 가진 입자에 상대적으로 높은 에너지를 가하면 고에너지 물리학에서는 E $E\simeq p$ \ $displaystyle$ E\ $simeq$ 로 근사할 수 있으며, eV/c 단위로 가해진 에너지가 운동량의 거의 동등한 변화를 쉽게 얻을 수 있다.

운동량 단위의 치수는 TLM입니다⁻¹.에너지 단위의 치수는 TLM입니다⁻²².에너지 단위(예: eV)를 속도 단위(TL⁻¹)를 갖는 기본 상수(예: 빛의 속도)로 나누면 운동량을 설명하기 위해 에너지 단위를 사용하는 데 필요한 변환이 용이해진다.

예를 들어 전자의 운동량 p가 1GeV라고 하면 MKS 단위계로의 변환은 다음과 같이 이루어집니다.

({displaystyle p=1\;{\text{GeV}}/c=black{(1\times 10^{9})\times (1.602\176\634\times 10^{-19}\;{\text {C}})\times (1\; {\text {V}}})}}}}}}}}}}}, {2.99\text}, {\text}, {\times 10^8}, {\times}, {\times}, {\t}

거리

입자 물리학에서, 진공 c와 감소된 플랑크 상수 θ가 차원 없고 단일성과 동일한 자연 단위의 시스템이 널리 사용된다: c = δ = 1.이러한 단위에서 거리와 시간은 모두 역에너지 단위로 표현된다(에너지 및 질량은 동일한 단위로 표현되는 반면 질량-에너지 등가 참조).특히 입자 산란 길이는 종종 역입자 질량 단위로 나타난다.

이 단위계 밖에서 전자볼트, 두 번째 및 나노미터 사이의 변환 계수는 다음과 같습니다.

\displaystyle \hbar = 1.054\817\646\times 10^{-34}\mathrm {J{\cdot}s}=6.582\119\569\509\times 10^{-16}\mathrm {eV\cdot }s}

또한 위의 관계를 통해 불안정한 입자의 평균 수명 δ를 붕괴 폭 δ(eV 단위)로 δ = δ/θ를 통해 표현할 수 있다.예를 들어 B 중간자의⁰
수명은 1.530(9)피코초이고, 평균 붕괴 길이는 cµ = 459.7μm이며, 붕괴 폭은 (4.302±25⁻⁴)×10 eV이다.

반대로 중간자 진동을 일으키는 작은 중간자 질량 차이는 종종 보다 편리한 역피코초로 표현됩니다.

전자볼트의 에너지는 때때로 동일한 에너지의 광자를 사용하여 빛의 파장을 통해 표현됩니다.

\displaystyle\frac{1\;\text{e}V}}}{hc}}=440frac {1.602\176\634\times 10^{-19}\;{\text{\text}J}}{(2.99\792\458\times 10^{10}\;{\text{cm}}/{\text{s}})\times (6.62\607\015\times 10^{-34}\;{\text{\text{s})\times}J}}{\cdot}{\text{s}}}}}}\thick 약 8065.5439\;{\text{cm}}^{-1}.}

온도

플라즈마 물리학과 같은 특정 분야에서는 온도를 나타내기 위해 전자 전압을 사용하는 것이 편리합니다.전자볼트를 볼츠만 상수로 나누어 켈빈 척도로 변환합니다.

{\displaystyle {1\text{eV}}/k_{\text{\text}B}}={1.602\176\634\times 10^{-19}{\text{J}}\text{-23}{\text{J/K}}=11\604.518\12\times 10^{K}},

여기서_B k는 볼츠만 상수입니다.

k는_B 온도를 나타내기 위해 전자볼트를 사용할 때 가정된다. 예를 들어, 일반적인 자기 제한 융합 플라즈마는 15 keV(킬로전자볼트)이며, 이는 174 MK(메가켈빈)와 같다.

근사치_B: kT는 약 0.025eV(≈)입니다.290K/11604K/eV) (20°C의 온도에서).

특성.

eV의 가시 스펙트럼에서 광자의 에너지

에너지(eV)에 대한 파장(nm) 그래프

광자의 에너지 E, 주파수 v 및 파장 θ는 다음과 같이 관련된다.

({displaystyle E=h\nu} = flac {hc} {\times 10^{-15},\mathrm {\cdot }s} )(time, 792,458,\mathrm {m/s}) {\times frac {(4.135\667\516\times 10^{-15})})

여기서 h는 플랑크 상수, c는 빛의 속도이다.이^[6] 값은 다음과 같습니다.

디스플레이 스타일E\mathrm {(eV)}&=4.135\667\516,{\text{feVs}\cdot\nu\{text{(PHZ)}}\[4pt]&=blac{1\239.841\93,\text{e}V}}{\cdot}{\text{nm}}{\lambda\\text{(nm)}}}}}.\end { aligned}}

532 nm(녹색 빛)의 파장을 가진 광자는 약 2.33 eV의 에너지를 가집니다.마찬가지로, 1 eV는 파장 1240 nm 또는 주파수 241.8 THz의 적외선 광자에 해당합니다.

산란 실험

저에너지 핵산란 실험에서는 핵반동 에너지를 eVr, keVr 등의 단위로 참조하는 것이 일반적이다.이는 핵 반동에너지를 섬광으로 측정한 "전자 등가" 반동에너지(eVee, keVee 등)와 구별한다.예를 들어 광튜브의 수율은 phe/keVe(keV당 전자당 광전자 수)로 측정한다.eV, eVr 및 eVee의 관계는 산란이 발생하는 매체에 따라 다르며 각 재료에 대해 경험적으로 설정해야 합니다.

에너지 비교

전자볼트 단위의 광자 주파수 대 에너지 입자.광자의 에너지는 광상수의 속도에 따라 광자의 주파수에 따라 달라진다.이것은 에너지가 속도와 정지 ^[7]^[8]^[9]질량에 따라 달라지는 거대한 입자와 대조됩니다.범례

② 감마선	MIR: 미드 적외선	HF : 하이 Freq.
HX: 하드 엑스레이	원적외선	MF : 미디엄 Freq.
SX: 소프트 X선	전파	LF: 낮은 Freq.
EUV: 극자외선	EHF: 매우 높은 Freq입니다.	매우 낮은 주파수.
근자외선	SHF: 슈퍼 하이 프레크.	VF/ULF: 음성 주파수
가시광선	UHF: UHH FREQ.	SLF: 초저온 Freq.
NIR: 근적외선	VHF: 매우 높은 Freq.	극저온 Freq.
		주파수: 주파수

에너지	원천
5.25×10³² eV	20kt 핵분열 장치에서 방출되는 총 에너지
1.22×10²⁸ eV	플랑크 에너지
10 YeV(1×10²⁵ eV)	대략적인 대통일 에너지
최대 624 EeV(6.24×10²⁰ eV)	100와트 전구 하나에 의해 1초에 소비되는 에너지(100 W = 100 J/s 6 6.24×10²⁰ eV/s)
300 EeV (3×10²⁰ eV = ~50 J)	관측된 최초의 초고에너지 우주선 입자, 이른바 '오마이갓 입자'^[10]
2 PeV	남극의^[11] 아이스큐브 중성미자 망원경에 의해 검출된 가장 에너지 높은 중성미자 2개의 페타엘렉트론볼트
14 TeV	대형 강입자 충돌기에서 설계된 양성자 중심 충돌 에너지(2010년 3월 30일 시작된 이후 3.5TeV로 작동, 2015년 5월 13TeV에 도달)
1 TeV	날아다니는^[12] 모기의 운동에너지에 관한 1조 전자볼트 또는 1조 602×10J⁻⁷
172 GeV	가장 무거운 소립자인 꼭대기 쿼크의 정지 에너지
125.1±0.2GeV	5시그마^[13] 이상의 확실성으로 LHC의 두 개의 개별 검출기로 측정되는 힉스 입자의 질량에 대응하는 에너지
210 MeV	1개의 Pu-239 원자의 핵분열로 방출되는 평균 에너지
200 MeV	U-235 원자 1개의 핵분열 파편에서 방출되는 대략적인 평균 에너지.
105.7 MeV	뮤온의 정지 에너지
17.6 MeV	He-4를 형성하기 위해 중수소와 삼중수소의 핵융합에서 방출되는 평균 에너지. 이는 생산된 제품의 kg당 0.41PJ이다.
2 MeV	1개의 U-235 원자에서 방출된 핵분열 중성자에서 방출된 대략적인 평균 에너지.
1.9 MeV	가장 낮은 질량의 쿼크인 업 쿼크의 휴식 에너지.
1 MeV (1.602 x 10⁻¹³ J)	전자의 약 2배의 휴식 에너지
1~10 keV	대략적인 온도, $k_{\text{B}}T$ $k_{\text{B}}T$ $(\displaystyle k_{\text{B})$ 태양의 핵과 같은 핵융합 시스템에서 자기 $k_{\text{B}}T$ 구속 플라즈마, 관성 구속 및 핵무기
13.6 eV	원자 수소를 이온화하는 데 필요한 에너지; 분자 결합 에너지는 결합당 1eV에서 10eV 정도
1.6 eV~3.4 eV	가시광선의 광자 에너지
1.1 eV	실리콘의 공유 결합을 깨기 위해 필요한 $E_{g}$ $(\$
720 meV	게르마늄의 공유 결합을 깨기 위해 필요한 $E_{g}$ $(\$
120 meV 미만	중성미자의 대략적인 휴식 에너지(3가지 ^[14]맛의 합)
25 meV	열에너지, $k_{\text{B}}T$ T $(\style k_{\text{B})$ $T$ 상온에서, 한 공기 분자는 평균 운동 에너지 38meV를 가집니다.
230μeV	열에너지, $k_{\text{B}}T$ T $(\style k_{\text{B})$ 우주 마이크로파 배경의 T $k_{\text{B}}T$

몰당

각각 1 eV의 에너지가 주어진 입자의 1 몰은 약 96.5 kJ의 에너지를 가진다. 이는 에너지 EV를 가진 입자의 n 몰의 줄 단위의 에너지가 E/F/n과 동일한 패러데이 상수(F ≤ 96485 Cµmol⁻¹)에 해당한다.

「」를 참조해 주세요.

규모 순서(에너지)

레퍼런스

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외부 링크

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[13] ATLAS; CMS (26 March 2015). "Combined Measurement of the Higgs Boson Mass in pp Collisions at √s=7 and 8 TeV with the ATLAS and CMS Experiments". Physical Review Letters. 114 (19): 191803. arXiv:1503.07589. Bibcode:2015PhRvL.114s1803A. doi:10.1103/PhysRevLett.114.191803. PMID 26024162.

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v t SI 단위
베이스 유닛	암페어 칸델라 켈빈 킬로그램 미터기 점 둘째
파생 단위 특별한 이름을 붙여서	베크렐 쿨롱 섭씨 패러드 잿빛 핸리다. 헤르츠 줄 카탈 루멘 사치품 뉴턴 경이다. 옴 파스칼 라디안 지멘스 시버트 스테라디안 테슬라 볼트 와트 웨버
기타 허용 단위	천문 단위 달튼 하루 데시벨 아아크 전자 전압 헥타르 한 시간 리터 극히 작은 분초 네퍼 톤수
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