InfopediaBot: Bot: AI generace (gemini-2.5-pro + Cache)

2025-12-14T05:14:22Z

Bot: AI generace (gemini-2.5-pro + Cache)

Nová stránka

{{K rozšíření}}
{{Infobox jednotka
| název = elektronvolt
| obrázek =
| popisek =
| značka = eV
| veličina = [[Energie]]
| soustava = Mimosoustavová jednotka (přijatá pro použití s [[Soustava SI|SI]])
| v_jednotkách_SI = 1 eV = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ [[Joule|J]] (přesně)
| v_jiných_jednotkách = 1 eV ≈ 2,417 989 242 × 10¹⁴ [[Hertz|Hz]] (přes [[Planckova konstanta|Planckovu konstantu]]) 1 eV ≈ 1,160 451 812 × 10⁴ [[Kelvin|K]] (přes [[Boltzmannova konstanta|Boltzmannovu konstantu]]) 1 eV/c² ≈ 1,782 661 92 × 10⁻³⁶ [[kilogram|kg]]
| pojmenováno_po = [[Elektron]] a [[Alessandro Volta]]
}}

'''Elektronvolt''' (značka '''eV''') je jednotka [[energie]], která se široce používá v [[atomová fyzika|atomové]], [[jaderná fyzika|jaderné]] a [[částicová fyzika|částicové fyzice]]. Přestože nepatří do [[Soustava SI|soustavy SI]], její používání je v rámci ní akceptováno kvůli jejímu praktickému významu v těchto oborech.

Definice elektronvoltu je založena na práci vykonané na [[elektron|elektronu]]. Jeden elektronvolt je definován jako množství [[kinetická energie|kinetické energie]], kterou získá jediný volný [[elektron]] při průchodu [[elektrostatický potenciál|elektrostatickým potenciálovým rozdílem]] jednoho [[volt]]u ve [[vakuum|vakuu]].

Vzhledem k tomu, že hodnota [[elementární náboj|elementárního náboje]] (e) je od redefinice základních jednotek SI v roce 2019 stanovena přesně, je i převod mezi elektronvoltem a [[Joule|joulem]] (základní jednotkou energie v SI) dán přesnou hodnotou:
:<code>1 eV = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ J</code>

== 📜 Historie a původ názvu ==
Koncept a název jednotky se vyvinul na počátku 20. století v souvislosti s experimenty v oblasti [[atomová fyzika|atomové fyziky]] a [[kvantová mechanika|kvantové mechaniky]]. Fyzikové jako [[J. J. Thomson]] a [[Robert Millikan]] studovali vlastnosti elektronů a iontů a potřebovali praktickou jednotku pro popis velmi malých energetických změn, které pozorovali.

Používání [[Joule|joulů]] pro popis energií na atomární úrovni vedlo k práci s extrémně malými čísly (řádově 10⁻¹⁹ J), což bylo nepohodlné. Elektronvolt nabídl mnohem intuitivnější měřítko, přímo svázané s experimentálním uspořádáním (urychlování částic napětím). Název je složeninou slov '''[[elektron]]''' a '''[[volt]]''', což odráží jeho definici. Jednotka se rychle ujala a stala se standardem v [[částicová fyzika|částicové]] a [[jaderná fyzika|jaderné fyzice]].

== ⚙️ Definice a převody ==
Základní vztah pro [[práce (fyzika)|práci]] vykonanou elektrickým polem je:
:''W = Q ⋅ U''
kde ''W'' je práce (energie), ''Q'' je [[elektrický náboj|náboj]] a ''U'' je [[elektrické napětí|rozdíl potenciálů]].

Pro jeden elektronvolt je náboj ''Q'' roven [[elementární náboj|elementárnímu náboji]] ''e'' a napětí ''U'' je 1 [[volt]].

=== Vztah k hmotnosti ===
Podle principu [[ekvivalence hmotnosti a energie]], který formuloval [[Albert Einstein]] ve své [[speciální teorie relativity|speciální teorii relativity]] (''[[E=mc²|E=mc²]]''), lze hmotnost vyjádřit v jednotkách energie. V částicové fyzice je běžné vyjadřovat [[klidová hmotnost|klidové hmotnosti]] částic v jednotkách eV/c², kde ''c'' je [[rychlost světla]] ve vakuu.
* Klidová hmotnost elektronu: přibližně 511 keV/c² (0,511 [[MeV]]/c²)
* Klidová hmotnost [[proton|protonu]]: přibližně 938 MeV/c²
* Klidová hmotnost [[neutron|neutronu]]: přibližně 940 MeV/c²
* Klidová hmotnost [[Higgsův boson|Higgsova bosonu]]: přibližně 125 [[GeV]]/c²

=== Vztah k teplotě ===
V některých oblastech fyziky, jako je [[fyzika plazmatu]] nebo [[astrofyzika]], je užitečné vyjádřit [[teplota|teplotu]] v elektronvoltech. Převod se provádí pomocí [[Boltzmannova konstanta|Boltzmannovy konstanty]] (''k''B). Střední kinetická energie částice v systému o teplotě ''T'' je řádově ''k''B''T''. Teplota odpovídající 1 eV je:
:''T'' = ''E'' / ''k''B ≈ 1,602 × 10⁻¹⁹ J / 1,380 × 10⁻²³ J/K ≈ 11 604 [[Kelvin|K]]
Teplota v jádru [[Slunce|Slunce]] (přibližně 15 milionů K) tak odpovídá energii zhruba 1,3 keV.

=== Vztah k vlnové délce ===
Energii [[foton]]u lze spojit s jeho [[vlnová délka|vlnovou délkou]] (λ) pomocí [[Planck-Einsteinův vztah|Planck-Einsteinova vztahu]]:
:''E = hf = hc/λ''
kde ''h'' je [[Planckova konstanta]] a ''c'' je rychlost světla. Pro praktické výpočty se často používá vztah:
:''E'' [eV] ≈ 1240 / ''λ'' [nm]
Z tohoto vztahu vyplývá, že foton s energií 1 eV odpovídá [[infračervené záření|infračervenému záření]] o vlnové délce přibližně 1240 [[nanometr|nm]]. Fotonům viditelného světla (400–700 nm) odpovídají energie v rozmezí zhruba 1,8 až 3,1 eV.

== 💡 Využití v praxi ==
Elektronvolt a jeho násobky jsou standardem pro popis energetických škál v mnoha oblastech moderní fyziky a techniky.
* '''[[Fyzika pevných látek]]''': Šířka [[zakázaný pás|zakázaného pásu]] v [[polovodič|polovodičích]] se typicky udává v jednotkách eV. Například [[křemík]] má šířku zakázaného pásu přibližně 1,1 eV, což určuje jeho elektrické a optické vlastnosti.
* '''[[Atomová fyzika]]''': [[Ionizační energie]] atomů a energie [[elektronový obal|elektronových přechodů]] se pohybují v řádu jednotek až desítek eV. Například ionizační energie atomu [[vodík]]u je přibližně 13,6 eV.
* '''[[Chemie]]''': Energie [[chemická vazba|chemických vazeb]] jsou také v řádu jednotek eV.
* '''[[Jaderná fyzika]]''': Energie uvolněné při [[radioaktivní přeměna|radioaktivních přeměnách]] (např. [[rozpad alfa|alfa]], [[rozpad beta|beta]]) nebo v [[jaderná reakce|jaderných reakcích]] se měří v kilo- (keV) a megaelektronvoltech (MeV).
* '''[[Částicová fyzika]]''': Energie částic v [[urychlovač částic|urychlovačích]] dosahují hodnot giga- (GeV) a teraelektronvoltů (TeV). Například v [[Velký hadronový urychlovač|Velkém hadronovém urychlovači]] (LHC) v [[CERN|CERNu]] dosahují srážky protonů energií v řádu 13–14 TeV.
* '''[[Astrofyzika]]''': Energie [[kosmické záření|kosmického záření]] mohou dosahovat extrémních hodnot, až EeV (exaelektronvolt, 10¹⁸ eV).

== 🎚️ Násobky a díly ==
V praxi se nejčastěji používají následující [[Předpona soustavy SI|předpony SI]]:
* '''meV''' (milielektronvolt): 10⁻³ eV. Používá se pro popis jemných energetických struktur, např. vibračních stavů [[molekula|molekul]].
* '''keV''' (kiloelektronvolt): 10³ eV. Typická energie [[rentgenové záření|rentgenových fotonů]] používaných v lékařství.
* '''MeV''' (megaelektronvolt): 10⁶ eV. Energie částic uvolňovaných při jaderných rozpadech, energie v jaderných reaktorech.
* '''GeV''' (gigaelektronvolt): 10⁹ eV. Klidová hmotnost protonu je přibližně 1 GeV/c². Běžná energetická škála v částicových urychlovačích.
* '''TeV''' (teraelektronvolt): 10¹² eV. Energie dosahované na nejvýkonnějších urychlovačích, jako je LHC.
* '''PeV''' (petaelektronvolt): 10¹⁵ eV. Energie vysokoenergetických [[neutrino|neutrin]] detekovaných v experimentech jako [[IceCube]].
* '''EeV''' (exaelektronvolt): 10¹⁸ eV. Energie nejenergetičtějších částic kosmického záření, které byly kdy pozorovány.

== 🤔 Pro laiky: Co je to elektronvolt? ==
Představte si [[Joule]] jako jednotku energie vhodnou pro náš každodenní svět – například energie potřebná ke zvednutí jablka o jeden metr je zhruba jeden joule. Pokoušet se touto jednotkou měřit energii jediné částice, jako je elektron, je ale podobné, jako kdybyste chtěli vážit zrnko písku na váze určené pro kamiony. Výsledkem by byla neprakticky malá čísla.

Proto si fyzikové vytvořili "na míru šitou" jednotku – elektronvolt.

Představte si obyčejnou tužkovou [[baterie|baterii]] s napětím 1,5 voltu. Uvnitř baterie je "elektrický kopec". Když se elektron skutálí z jednoho konce baterie na druhý, získá určité množství energie. Elektronvolt je definován jako energie, kterou elektron získá, když se skutálí z kopce vysokého přesně jeden volt.

Je to tedy velmi malé množství energie, ale pro svět atomů a částic je naprosto ideální. Například:
* Energie fotonu viditelného světla je asi 2 až 3 elektronvolty.
* Energie, která drží pohromadě atomy v molekule [[voda|vody]], je několik elektronvoltů.
* Když lékaři používají [[rentgen]], fotony tohoto záření mají energii tisíců elektronvoltů (keV).

Elektronvolt tak fyzikům umožňuje pracovat s mnohem přívětivějšími čísly a lépe si představit energetické poměry v mikrosvětě.

{{DEFAULTSORT:Elektronvolt}}
{{Aktualizováno|datum=14.12.2025}}
[[Kategorie:Jednotky energie]]
[[Kategorie:Mimosoustavové jednotky]]
[[Kategorie:Atomová fyzika]]
[[Kategorie:Částicová fyzika]]
[[Kategorie:Vytvořeno Gemini 2.5 Pro]]

Elektronvolt - Historie editací

InfopediaBot: Bot: AI generace (gemini-2.5-pro + Cache)