光のエネルギー:便利なエネルギーの単位 電子ボルト(eV)

 細野秀雄・神谷俊夫共著「透明金属が拓く驚異の世界 不可能に挑むナノテクノロジーの錬金術 (サイエンス・アイ新書)」(ソフトバンククリエイティブ)からの要約。

  • 光のエネルギーは、光の振動数\nu」に比例する
  • その比例定数「h」はプランク定数という。h = 6.63 \times 10^{-34} Js
  • 光のエネルギー「E」は、E = h\nu となる。
  • c = \lambda\nu だからE = {ch \over \lambda}で、光の波長を光子のエネルギーに変換する。
  • 光のエネルギー[eV]=1240 / 光の波長[nm]
  • 電子ボルトは、「電子1個を1Vの電圧で加速したときに電子が受け取る運動エネルギー」
  • 1A の電流の定義:1Cの電気量が1秒間に流れる
  • 電子1個が持っている電気量は、1.6 \times 10^{-19} C だから、1Aの電流では1個の電子が1秒間に流れることになる。
  • 1V の電圧で1Aの電流を1秒間流したときの電気エネルギーは、I{\phi}t / 6.2 \times 10^{18} = 1.6 \times 10^{-19} J 
  • 電子1個を1Vの電圧で加速するエネルギーは、電気量をq、電圧をφとするとq{\phi} = 1.6 \times 10^{-19}となり、1eV = 1.6 \times 10^{-19}J となる。