Electronvoltio

En física , un electronvoltio (símbolo eV , también escrito electronvoltio y electronvoltio ) es la medida de una cantidad de energía cinética ganada por un solo electrón que acelera desde el reposo a través de una diferencia de potencial eléctrico de un voltio en el vacío. Cuando se usa como unidad de energía , el valor numérico de 1 eV en julios (símbolo J) es equivalente al valor numérico de la carga de un electrón en culombios (símbolo C). Según la redefinición de 2019 de las unidades base del SI , esto establece 1 eV igual al valor exacto1,602 176 634 × 10 −19 J. [1]

Históricamente, el electronvoltio se ideó como una unidad de medida estándar por su utilidad en las ciencias de los aceleradores de partículas electrostáticos , porque una partícula con carga eléctrica q tiene una energía E = qV después de pasar por el potencial V ; si q se expresa en unidades enteras de la carga elemental y el potencial en voltios , se obtiene una energía en eV.

Es una unidad de energía común dentro de la física, ampliamente utilizada en física de estado sólido , atómica , nuclear y de partículas . Se usa comúnmente con los prefijos métricos mili-, kilo-, mega-, giga-, tera-, peta- o exa- (meV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV y EeV respectivamente). En algunos documentos más antiguos, y en el nombre Bevatron , se usa el símbolo BeV, que significa mil millones (10 9 ) electronvoltios; es equivalente al GeV.

Un electronvoltio es la cantidad de energía cinética ganada o perdida por un solo electrón que acelera desde el reposo a través de una diferencia de potencial eléctrico de un voltio en el vacío. Por tanto, tiene un valor de un voltio ,1 J / C , multiplicado por la carga elemental del electrón e ,1.602 176 634 × 10 -19  C . [2] Por lo tanto, un electronvoltio es igual a1.602 176 634 × 10 -19  J . [3]

El electronvoltio, a diferencia del voltio, no es una unidad SI . El electronvoltio (eV) es una unidad de energía, mientras que el voltio (V) es la unidad SI derivada de potencial eléctrico. La unidad SI para energía es el joule (J).

Por equivalencia masa-energía , el electronvoltio también es una unidad de masa . Es común en la física de partículas , donde las unidades de masa y energía se intercambian a menudo, expresar la masa en unidades de eV / c 2 , donde c es la velocidad de la luz en el vacío (de E = mc 2 ). Es común expresar simplemente la masa en términos de "eV" como una unidad de masa , utilizando efectivamente un sistema de unidades naturales con c establecido en 1. [4] El equivalente de masa de1 eV / c 2 es

Energía de fotones en el espectro visible en eV
Gráfico de longitud de onda (nm) a energía (eV)
Frecuencia de fotones frente a partícula de energía en electronvoltios . La energía de un fotón varía solo con la frecuencia del fotón, relacionada con la velocidad de la luz constante. Esto contrasta con una partícula masiva cuya energía depende de su velocidad y masa en reposo . [7] [8] [9] Leyenda
γ: rayos gamma MIR: infrarrojo medio HF: Alta frecuencia.
HX: radiografías duras FIR: Infrarrojo lejano MF: frecuencia media.
SX: Rayos X suaves Ondas de radio LF: frecuencia baja.
EUV: ultravioleta extrema EHF: Frecuencia extremadamente alta. VLF: Frec. Muy baja.
NUV: casi ultravioleta SHF: Frec. Súper alta. VF / ULF: Frecuencia de voz
Luz visible UHF: ultra alta frecuencia . SLF: frecuencia superbaja.
NIR: infrarrojo cercano VHF: Frec. Muy alta. ELF: Frecuencia extremadamente baja.
Freq: frecuencia