อิเล็กตรอนโวลต์
Electron Volt (eV) |
สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) |
| อิเล็กตรอนโวลต์ หรือ electron volt ย่อว่า eV เป็นหน่วยหนึ่งของ พลังงาน (energy) หรือ งาน (work) และเป็น หน่วยที่นิยมใช้หรือใช้ได้สะดวกสำหรับกระบวนการเที่เกี่ยวกับอะตอมหรือนิวเคลียส ว่าโดยนิยาม 1 อิเล็กตรอนโวลต์ หมายถึง พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านความต่างศักย์ไฟฟ้าขนาด 1 โวลต์ มีค่าเท่ากับ 1.602 x 10-12เอิร์ก (erg) หรือ 1.602 x 10-19 จูล (J) |
|
| เพื่อให้เห็นภาพ ขนาด ของพลังงานในหน่วยนี้ ขอยกตัวอย่าง พลังงานในระดับจากน้อยไปหามาก ดังนี้ |
| - |
พลังงานอุณหภาพ (thermal energy) ของโมเลกุลหนึ่ง ๆ ณ อุณหภูมิห้อง |
0.04 eV |
| - |
โฟตอนของแสงที่ตามองเห็น (visible light photons) |
1.5-3.5 eV |
| - |
พลังงานที่ใช้ในการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลเกลือแกง (โมเลกุล NaCl แตกตัวเป็นไอออน Na+ และ Cl-) |
4.2 eV |
| - |
พลังงานที่โมเลกุลไฮโดรเจนใช้ในการแตกตัวเป็นไอออน (Ionization energy of atomic hydrogen) |
13.6 eV |
| - |
พลังงานโดยประมาณของอิเล็กตรอนแต่ละอนุภาคที่ยิงเข้าไปที่จอทีวีสี |
20,000 eV |
| - |
โฟตอนพลังงานสูงของรังสีเอกซ์ที่ใช้วินิจฉัยโรคทางการแพทย์ (high energy diagnostic medical x-ray photons) |
200,000 eV
(=0.2 MeV) |
| - |
พลังงานจากการสลายของนิวเคลียส (nuclear decay) |
|
| |
- สลายให้รังสีแกมมา
- สลายให้รังสีบีตา
- สลายให้รังสีแอลฟา |
0-3 MeV
0-3 MeV
2-10 MeV |
| - |
พลังงานของรังสีคอสมิก |
1 MeV - 1000 TeV |
|
1 MeV (เมกะอิเล็กตอนโวลต์) = 1,000,000 หรือ 106 eV
1 GeV (จิกะอิเล็กตอนโวลต์) = 1,000,000,000 หรือ 109 eV
1 TeV (เทระอิเล็กตอนโวลต์) = 1,000,000,000,000 หรือ 1012 eV
| กล่าวคือ |
|
ตัวอย่างข้างต้นนี้ค่อนข้างเป็นวิชาการ จึงขอยกตัวอย่างในชีวิตประจำวันสัก 1 ตัวอย่าง คือ สมมติเป็น หลอดไฟฟ้าขนาด 100 วัตต์ (watt ย่อว่า W) |
100 W |
= |
100 J/s (จูล/วินาที) |
|
= |
100/1.602 x 10-19 eV/s |
|
= |
6.24 x 1020 eV/s |
หรือ |
= |
6.24 x 1020 eV/s / 106 eV/MeV |
|
= |
6.24 x 1014 MeV/s |
หรือ |
= |
6.24 x 1020 eV/s / 109 eV/GeV |
|
= |
6.24 x 1011 GeV/s |
หรือ |
= |
6.24 x 1020 eV/s / 1012 eV/TeV |
| |
= |
6.24 x 108 TeV/s หรือ 624,000,000 TeV/s |
|
| วิธีที่สะดวกกว่าคือการคำนวณการใช้หลอดไฟฟ้านี้ต่อ 1 ชั่วโมง (3,600 วินาที) ดังนี้ |
6.24 x 1020 eV/s x 3600 s |
= |
2.24 x 1024 eV |
หรือ |
= |
2.24 x 1024 eV / 106 eV/MeV |
|
= |
2.24 x 1018 MeV |
หรือ |
= |
2.24 x 1024 eV / 109 eV/GeV |
|
= |
2.24 x 1015 GeV |
หรือ |
= |
2.24 x 1024 eV / 1012 eV/TeV |
|
= |
2.24 x 1012 TeV |
|
หมายเหตุ : ใช้หลอดไฟฟ้าขนาด 100 วัตต์นาน 1 ชั่วโมง คิดเป็น 0.1 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (ยูนิต)
จากสมการมวล-พลังงานของแอลเบิร์ต ไอน์สไตน์ คือ E = mc2 โดย E คือ พลังงาน (หน่วย จูล) m คือ มวล (หน่วยกิโลกรัม) และ c คือ ความเร็วของแสงในสุญญากาศ (299,792,458 เมตร/วินาที) ดังนั้น จึงพบว่าในวิชา ฟิสิกส์อนุภาค ก็มีการใช้ มวล กับ พลังงาน สลับกันไปสลับกันมา โดยใช้ มวล เทียบกับพลังงานเป็น อิเล็กตรอนโวลต์ คือ eV/c2 ยกตัวอย่างมวลของโปรตอน เท่ากับ 1.00727646677(10) u (u หรือ amu คือ หน่วยมวลอะตอม หรือ atomic mass unit) หรือ 1.672621637(83) x 10-27 กิโลกรัม ก็สามารถคิดเป็นพลังงาน ในรูป eV/c2 ได้โดยคำนวณจากความสัมพันธ์ |
1 amu = 931.46 MeV/c2 = 0.93146 GeV/c2 |
หรือในทางกลับกัน 1 MeV/c2 = 1.074x10-3 amu |
มวลของอนุภาคในรูป eV/c2 ที่น่าสนใจ เช่น มวลของอิเล็กตรอนเท่ากับ 0.511 MeV/c2 มวลของนิวตรอนเท่ากับ 939.565560 MeV/c2 และมวลของโปรตอนเท่ากับ 938.272013 MeV/c2
โพสต์เมื่อ : 24 กุมภาพันธ์ 2554 |
| |
