Elektronvolt

Skulle någon kunna en gång för alla förklara vad exakt som elektronvolt innebär?

Jag undrar även varför man i en tillämpning av relativitetsteorin kan uttrycka c^2 som 931,49? (Dvs i E=mc^2) hur har det med ljusets hastighet i kvadrat att göra?

Elektronvolt är en energienhet. Du har säkert hört om energienheten joule (J). 1,0 J motsvarar den energi som krävs för att förflytta en massa med 100 gram en meter uppåt vid jordytan (där tyngdaccelerationen är g).

$E_{p o t e n t i e l l} = F_{g r a v i t a t i o n} h = m g h \Leftrightarrow m = \frac{E_{p o t e n t i e l l}}{g h} = \frac{1, 0 J}{9, 8 \frac{m}{s^{2}} \cdot 1, 0 m} \approx 100 g r a m$

En elektronvolt motsvarar ungefär $1, 6 \cdot 10^{- 19} J$ . Detta är en oerhört liten energimängd, om man jämför med den energimängd som vi är vana med i vår vardagliga värld. En elektronvolt definieras som den energi en enda elektron får då denna elektron accelereras i ett elfält med spänning 1,0 volt (V).

$1 e V = E_{e l e k t r o n} = q U = 1, 6021773 \cdot 10^{- 19} C o u l o m b \cdot 1, 0 V o l t \approx 1, 6 \cdot 10^{- 19} J$

Det är alltså mycket lättare att bara skriva 1 eV, istället för att börja skriva ut den exakta mängde joule varje gång man utför energiberäkningar på atomnivå. Märk också att 1 eV är en ganska liten energimängd på atomnivå. Olika kärnreaktioner frigör eller upptar energinivåer på 1,0 MeV (d.v.s. $1 \cdot 10^{6} e V$ ). Elektronvolt är också en historisk produkt, eftersom man ofta använde och använder partikelacceleratorer i vilka man gav elektroner och partiklar energi genom att accelerera dem i olika elfält.

Det andra värdet, d.v.s. ungefär $931, 5 M e V / c^{2}$ , är den energi som motsvarar atommassan 1 u. Enligt Einsteins berömda ekvation gäller ju

$E = m c^{2} = 1 u \cdot c^{2} = 1, 6605402 \cdot 10^{- 27} k g \cdot {(2, 99792458 \cdot 10^{8} m / s)}^{2} = 1, 4924 . . . \cdot 10^{- 10} J \approx 931, 5 M e V$

Alltså varje 1 u motsvarar i energi 931,5 MeV. Dessa enheter (atommassan u och elektronvolt eV) kan verka vara konstiga i början, men när man räknar med atomkärnor och dylikt (alltså inom kärn- och partikelfysiken) är det mycket lättare och smidigare att räkna med dessa storheter istället för att räkna i kilogram och joule.

Korvgubben skrev :
Elektronvolt är en energienhet. Du har säkert hört om energienheten joule (J). 1,0 J motsvarar den energi som krävs för att förflytta en massa med 100 gram en meter uppåt vid jordytan (där tyngdaccelerationen är g).
$E_{p o t e n t i e l l} = F_{g r a v i t a t i o n} h = m g h \Leftrightarrow m = \frac{E_{p o t e n t i e l l}}{g h} = \frac{1, 0 J}{9, 8 \frac{m}{s^{2}} \cdot 1, 0 m} \approx 100 g r a m$
En elektronvolt motsvarar ungefär $1, 6 \cdot 10^{- 19} J$ . Detta är en oerhört liten energimängd, om man jämför med den energimängd som vi är vana med i vår vardagliga värld. En elektronvolt definieras som den energi en enda elektron får då denna elektron accelereras i ett elfält med spänning 1,0 volt (V).
$1 e V = E_{e l e k t r o n} = q U = 1, 6021773 \cdot 10^{- 19} C o u l o m b \cdot 1, 0 V o l t \approx 1, 6 \cdot 10^{- 19} J$
Det är alltså mycket lättare att bara skriva 1 eV, istället för att börja skriva ut den exakta mängde joule varje gång man utför energiberäkningar på atomnivå. Märk också att 1 eV är en ganska liten energimängd på atomnivå. Olika kärnreaktioner frigör eller upptar energinivåer på 1,0 MeV (d.v.s. $1 \cdot 10^{6} e V$ ). Elektronvolt är också en historisk produkt, eftersom man ofta använde och använder partikelacceleratorer i vilka man gav elektroner och partiklar energi genom att accelerera dem i olika elfält.
Det andra värdet, d.v.s. ungefär $931, 5 M e V / c^{2}$ , är den energi som motsvarar atommassan 1 u. Enligt Einsteins berömda ekvation gäller ju
$E = m c^{2} = 1 u \cdot c^{2} = 1, 6605402 \cdot 10^{- 27} k g \cdot {(2, 99792458 \cdot 10^{8} m / s)}^{2} = 1, 4924 . . . \cdot 10^{- 10} J \approx 931, 5 M e V$
Alltså varje 1 u motsvarar i energi 931,5 MeV. Dessa enheter (atommassan u och elektronvolt eV) kan verka vara konstiga i början, men när man räknar med atomkärnor och dylikt (alltså inom kärn- och partikelfysiken) är det mycket lättare och smidigare att räkna med dessa storheter istället för att räkna i kilogram och joule.

Tack för den mycket utförliga förklaringen! Nu förstår jag äntligen.

Svara