Ein Elektronenvolt entspricht exakt 1,602176634 × 10⁻¹⁹ Joule. Seit 2019 ist dieser Wert exakt und nicht mehr gemessen, da die Elementarladung als definierende Konstante des SI festgelegt wurde.
h2.units
Ein Elektronenvolt ist die Energie, die ein einzelnes Elektron gewinnt, wenn es durch eine Potentialdifferenz von einem Volt beschleunigt wird. Es ist eine natürliche Einheit für die Atom- und Teilchenphysik, wo Joule Exponenten um minus neunzehn in jeder Gleichung erfordern würden. Die Neudefinition des SI im Jahr 2019 legte die Elementarladung auf exakt 1,602176634 × 10⁻¹⁹ Coulomb fest, was das Elektronenvolt als Nebeneffekt zu einer exakt definierten Größe machte. Davor war es mit einer Messunsicherheit behaftet, und veröffentlichte Werte verschoben sich leicht mit jeder Verbesserung der Ladungsmessung.
h2.factor
Der Wert ist per Definition exakt. Die Skala macht die Einheit nützlich: Photonen des sichtbaren Lichts tragen 1,6 bis 3,3 eV, chemische Bindungen sind einige eV, Röntgenstrahlen sind Tausende, und der Large Hadron Collider beschleunigt Protonen auf 6,8 Teraelektronenvolt. Masse wird oft in derselben Währung durch E = mc² ausgedrückt, so beträgt die Ruhemasse eines Elektrons 511 keV/c² und die eines Protons 938 MeV/c². Raumtemperatur entspricht etwa 0,025 eV thermischer Energie pro Teilchen, was die Zahl ist, die erklärt, warum chemische Bindungen von wenigen eV nicht spontan brechen.
h2.usage
Teilchenphysik, Atomphysik, Halbleiter und Spektroskopie. Bandlücken in Halbleitermaterialien werden in Elektronenvolt angegeben – Silizium bei 1,12 eV, Galliumnitrid bei 3,4 – und dieser Wert bestimmt, welche Wellenlängen ein Gerät absorbieren oder emittieren kann. Röntgen- und Gammaspektroskopie kennzeichnen Peaks in keV. Photovoltaikforschung, Strahlendosimetrie und Elektronenmikroskopie verwenden alle diese Einheit. Die Umrechnung in Joule ist immer dann erforderlich, wenn eine Größe im Quantenbereich in eine makroskopische Energiebilanz eingeht.