Der eV-zu-Geschwindigkeitsrechner ermittelt die Geschwindigkeit eines Teilchens anhand seiner kinetischen Energie in Elektronenvolt (eV). Dieses Tool ist unverzichtbar in Bereichen wie der Teilchenphysik, der Plasmaforschung und der Materialforschung, in denen Teilchen wie Elektronen, Protonen oder Ionen beschleunigt werden und ihre Geschwindigkeiten präzise berechnet werden müssen.
Weil Elektronenvolt Energie darstellen und nicht Geschwindigkeitwandelt der Rechner Energie in Joule um und verwendet dann die klassische Formel für kinetische Energie, um die entsprechende Geschwindigkeit zu bestimmen. Dies schließt die Lücke zwischen Energie Messungen und dynamisches Verhalten von Partikeln, insbesondere in Vakuumsystemen, Strahldynamik und Halbleiterbauelementen.
Formel des eV-zu-Geschwindigkeitsrechners
Kennzahlen:
- v = Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde (M / s)
- E = Energie in Elektronenvolt (eV)
- q = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C (Elementarladung zur Umrechnung von eV in Joule)
- m = Masse des Partikels in Kilogramm
Schritt-für-Schritt-Aufschlüsselung:
- Energie von eV in Joule umrechnen:
E_J = E × q - Verwenden Sie die Formel für kinetische Energie, um die Geschwindigkeit zu berechnen:
v = √[(2 × E_J) / m]
Diese Methode geht von nichtrelativistischen Geschwindigkeiten aus und ist gültig, solange die Geschwindigkeit deutlich unter der Lichtgeschwindigkeit bleibt.
Hilfreiche Referenztabelle
Hier ist eine Referenztabelle mit ungefähren Geschwindigkeiten für verschiedene Energien (für ein Elektron mit einer Masse von ≈ 9.10938356 × 10⁻³¹ kg):
| Energie (eV) | Geschwindigkeit (m/s) |
|---|---|
| 1 | 593,100 |
| 10 | 1,875,700 |
| 50 | 4,190,200 |
| 100 | 5,931,000 |
| 500 | 1.326 × 10⁷ |
| 1000 | 1.875 × 10⁷ |
Diese Werte ermöglichen eine schnelle Suche zur Schätzung der Partikelgeschwindigkeiten in Experimenten oder Simulationen.
Beispiel für einen eV-zu-Geschwindigkeit-Rechner
Berechnen wir die Geschwindigkeit eines Elektrons mit einer kinetischen Energie von 10 eV.
Schritt 1: Energie in Joule umrechnen
E_J = 10 × 1.602176634 × 10⁻¹⁹ = 1.602176634 × 10⁻¹⁸ J
Schritt 2: Verwenden Sie die Formel für kinetische Energie
v = √[(2 × 1.602176634 × 10⁻¹⁸) / (9.10938356 × 10⁻³¹)]
v ≈ √(3.518 × 10¹²) ≈ 1,875,700 m/s
Ergebnis: Die Geschwindigkeit eines Elektrons mit 10 eV Energie beträgt ungefähr 1.88 Millionen Meter pro Sekunde.
Die häufigsten FAQs
Sie können es für jedes Teilchen verwenden, solange Sie die korrekte Masse in Kilogramm angeben. Gängige Beispiele sind Elektronen, Protonen, Neutronen oder Ionen.
Die Formel ist nur für nichtrelativistische Fälle korrekt. Nähert sich die Geschwindigkeit einem signifikanten Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit, sind relativistische Korrekturen mithilfe von Einsteins Relativitätstheorie notwendig.
eV ist eine praktische Einheit in der Atom- und Teilchenphysik, da sie den Energieskalen dieser Systeme optimal entspricht. Sie vereinfacht viele Berechnungen, insbesondere bei der Berechnung einzelner Teilchen oder atomarer Wechselwirkungen.