Das Elektronenvolt oder Elektronvolt (Einheitenzeichen eV) ist eine Einheit der Energie (Formelzeichen E). Gesetzlich richtig und normgerecht ist in Deutschland nur die Bezeichnung "Elektronvolt", siehe Gesetz über Einheiten im Messwesen und DIN 1301.
Definition
1 eV = 1,602 176 462(63) · 10-19 J
1 Elektronenvolt ist die Energie, die ein Teilchen mit der Ladung 1 e (Elementarladung) erhält, wenn es die Spannung von 1 V frei im Vakuum durchläuft. Die Energie lässt sich einfach ins SI-System (zur Einheit Joule) überführen, indem man für den Buchstaben e die Elementarladung 1,602·10-19 Coulomb einsetzt.
Verwendung
Das Elektronenvolt wird als praktische Einheit in der Atomphysik und verwandten Fachgebieten verwendet. In der experimentellen Elementarteilchenphysik hat sich das Elektronenvolt als „handliche“ Einheit durchgesetzt, siehe auch Natürliche Einheiten: Sowohl die Ruhemasse von Elementarteilchen als auch die Energie, auf die sie in Elemantarteilchenbeschleunigern (Synchrotron) gebracht werden, werden in (Vielfachen von) Elektronenvolt angegeben. Die Umrechnung geschieht mit Hilfe der bekannten Gleichung aus der speziellen Relativitätstheorie
- ,
wobei für die Energie, für die Masse und für die Vakuumlichtgeschwindigkeit steht.
Gebräuchliche dezimale Vielfache des Elektronenvolt sind
- keV (Kilo-Elektronvolt)
- MeV (Mega-Elektronvolt) (die Ruheenergie eines Elektrons ist etwa 0,51 MeV)
- GeV (Giga-Elektronvolt) (die Ruheenergie eines Protons ist etwa 0,94 GeV)
- TeV (Tera-Elektronvolt)
Will man die Energie von Atomkernen angeben, so gibt man sie normalerweise pro Nukleon an, die zu nutzende Einheit ist dann das AGeV, wobei A für die Massenzahl steht. Es gilt: ein Kern mit 1 AGeV ist immer gleich schnell. Analog gibt es natürlich auch das ATeV und das AMeV, je nach Energieskala.
Als Vergleich: Die Spaltprodukte einer Kernspaltung haben eine Bewegungsenergie von zusammen etwa 200 MeV. Ein typisches Molekül in der Atmosphäre hat eine Bewegungsenergie (thermische Energie) von etwa 0,03 eV. Die Photonen von sichtbarem Licht (rot) haben eine Energie von etwa 2 eV.
Um die mittlere kinetische Energie der Teilchen eines idealen Gases in die Temperatur des Gases umzurechnen, multipliziere man mit K/eV; siehe auch Maxwell-Boltzmann-Verteilung.
