imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов

2025-11-15T11:07:34Z

унификация языковых шаблонов

Новая страница

{{Перенаправление|ЭВ}}
{{Единица измерения
|название =Электронвольт
|обозначение =эВ, eV
|изображение =
|описание =
|величина = [[энергия]]
|система = [[Внесистемные единицы|внесистемная]]
|эталон =
|производная = производная
|примечание =
}}

'''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.] {{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|1,602 176 634{{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 {{=}} 1,602 176 634{{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>. Основанием для этого служит тот факт, что в силу [[эквивалентность массы и энергии|эквивалентности массы и энергии]] выполняется соотношение {{math|''m'' {{=}} ''E''0/''c''2}}, где {{math|''c''}} — [[скорость света]], {{math|''E''0}} — 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,
* 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] {{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''кин {{=}} {{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''эВ}}, а излучения с [[длина волны|длиной волны]] {{math|λ}} — {{math|''hc''/(λ''E''эВ)}}, где {{math|''h''}} — [[постоянная Планка]], а {{math|''E''эВ}} — 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''}} = {{nobr|1239,841 984… эВ·нм}} (точно)<ref name="CODATA allascii"/> ≈ {{nobr|1240 эВ·нм.}}

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 (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|6,582 119 569...{{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=|archive-url=https://web.archive.org/web/20141012164729/http://www3.alcatel-lucent.com/bstj/vol02-1923/articles/bstj2-4-101.pdf|archive-date=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, 103 эВ), мегаэлектронвольты (МэВ, MeV, 106 эВ), гигаэлектронвольты (ГэВ, GeV, 109 эВ) и тераэлектронвольты (ТэВ, TeV, 1012 эВ). В физике [[космические лучи|космических лучей]], кроме того, используются петаэлектронвольты (ПэВ, PeV, 1015 эВ) и эксаэлектронвольты (ЭэВ, EeV, 1018 эВ). В [[Зонная теория|зонной теории]] твёрдого тела, [[Физика полупроводников|физике полупроводников]] и физике [[нейтрино]] — дольные единицы: миллиэлектронвольты (мэВ, meV, 10−3 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]])
| <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>
|-
|Энергия фотона с длиной волны 1240 [[нанометр|нм]] (ближняя [[инфракрасное излучение|инфракрасная]] область оптического спектра)
| <center> 1,0 эВ </center>
|-
|Энергия фотона с длиной волны 500 нм (граница зелёного и голубого цветов в видимом спектре)
| <center> ≈2,5 эВ </center>
|-
|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 водорода|атома водорода]])
| <center> 13,605 693 122 994(26) эВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
|-
|Энергия электрона в [[кинескоп]]е телевизора
| <center> Порядка 20 кэВ </center>
|-
|Энергии [[космические лучи|космических лучей]]
| <center> 1 МэВ — 1{{e|21}} эВ </center>
|-
!colspan=2 |<center>Типичная энергия частиц — продуктов ядерного распада</center>
|-
|[[Альфа-частица|альфа-частицы]]
| <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—6 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue"/></center>
|-
|[[гамма-кванты]]
| <center> 0,01—5 МэВ <ref name="Spectrum Catalogue"/></center>
|-
!colspan=2 |<center>Массы частиц</center>
|-
|[[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|< 0,12 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|archive-date=2021-04-19|archive-url=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> 0,510 998 950 00(15) МэВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
|-
|[[Протон]]<ref name="collider2" />
| <center> 938,272 088 16(29) МэВ<ref name="CODATA allascii" /> </center>
|-
|[[Бозон Хиггса]]
| <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 |access-date=2015-06-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150402102113/http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=432430 |archive-date=2015-04-02 |url-status=dead }}</ref> </center>
|-
|[[t-кварк]] (самая тяжёлая из известных элементарных частиц)<ref name="collider2" />
| <center> 173,315 ± 0,485 ± 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>
|-
|-
!colspan=2 |<center>[[Планковская масса]]</center>
|-
|<math>M_P = \sqrt{\frac{\hbar c}{G}}</math>
| <center> 1,220 890(14){{e|19}} ГэВ<ref name="CODATA allascii" /></center>
|}

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [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]]
[[Категория:Единицы измерения массы в физике]]
[[Категория:Единицы измерения температуры в физике]]
[[Категория:Единицы измерения импульса]]
[[Категория:Единицы измерения в физике элементарных частиц]]

Электронвольт - История изменений

imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов