Omregning fra Mikrojoule til Elektronvolt

Information om Mikrojoule (µJ)

Mikrojoulen er en energienhed, der svarer til en milliontedel joule, altså 0,000001 joule. Symbolet er µJ. Den er skalaen for små levende væsener, for korte laserimpulser og for den strøm, en føler bruger på at vågne, og den er den mindste energienhed, der stadig beskriver hændelser, et menneske kan bemærke uden hjælpemidler.

Her bor insekterne. En loppe på et halvt milligram, der springer tyve centimeter, bruger omkring én mikrojoule, og en myg i vandret flugt bærer godt en fjerdedel af det. At løfte et gram en tiendedel millimeter koster det samme. Det er den slags størrelser, der gør enheden håndgribelig: ikke usynlige i princippet, blot for små til at betyde noget, medmindre noget gentager dem millioner af gange i sekundet.

Antændelsessikkerheden skrives i dette område, og tallene afgør, hvordan udstyr må bygges. Den mindste energi, der antænder en blanding af brint og luft, ligger omkring 17 mikrojoule; for de fleste kulbrintedampe drejer det sig om nogle hundrede. Egensikkert udstyr til raffinaderier, kornsiloer og miner godkendes ved at vise, at ingen fejl kan frigive mere, end blandingen kræver, og derfor gennemgås kredsløb til farlige områder i mikrojoule og ikke i volt.

Instrumenter med pulseret lys angives i mikrojoule næsten uden undtagelse. En lidar til køretøjer sender impulser på nogle få mikrojoule mange tusind gange i sekundet, lasermærkningsanlæg bruger titals til hundredtals, og femtosekundforstærkere til mikrobearbejdning ligger i områdets øverste del. Energien pr. impuls afgør, hvad strålen kan skære, afbilde eller lyse på uden fare, og middeleffekten alene besvarer ikke det spørgsmål.

Elektronik med lavt forbrug lægger budget i de samme størrelser. En passiv radiobrik henter nogle få mikrojoule ud af læserens felt og skal afvikle hele sin udveksling inden for dem. En kortdistanceudsendelse koster titals mikrojoule, et kvartsurværk cirka én i sekundet, og en temperaturføler, der vågner, måler og sover igen, kan klare sig med under ti. Batteritiden i sådanne apparater er regnestykker udført i mikrojoule.

Ovenover overtager millijoulen, og virkningerne bliver mekaniske: en gnist, man mærker, et klik, man hører, en lille genstand, der falder. Nedenunder overtager nanojoulen, og virkningerne bliver optiske og elektroniske. Mikrojoulen optager det smalle bånd derimellem, og derfor mødes så mange fagområder, der ellers ikke deler noget som helst, i den samme forstavelse.

Én mikrojoule svarer til 0,000001 joule, cirka 6,24 × 10¹² elektronvolt eller omkring 2,78 × 10⁻¹⁰ watttimer.

Information om Elektronvolt (eV)

Elektronvolten er en energienhed, der svarer til det arbejde, der udføres på en enkelt elektron, når den passerer en potentialforskel på én volt. Symbolet er eV. Siden SI-omdefineringen i 2019 har den en nøjagtig værdi, 1,602176634 gange ti opløftet til minus nitten joule, fordi elementarladningen nu er en defineret konstant.

Den findes, fordi joulen er håbløst stor for atomernes verden. En enkelt synlig foton bærer mellem cirka 1,6 og 3,3 elektronvolt, og at udtrykke det i joule kræver nitten indledende nuller. At regne i elektronvolt lader en fysiker angive energien i en kemisk binding, en atomar overgang eller et subatomart sammenstød som et tal mellem et og nogle få, hvilket er, hvad en enhed skal gøre.

Skalaen ordner hele fagområder. Kemien bor ved nogle få elektronvolt, energien i bindinger og i de synlige og ultraviolette fotoner, der bryder dem. Røntgenstråling optager kiloelektronvolt. Kernefysikken arbejder i megaelektronvolt, bindingsenergiernes og det radioaktive henfalds skala. Partikelfysikken bruger gigaelektronvolt, hvor protonens hvilemasse er 0,938, og teraelektronvolt ved den store hadronkollider, hvis protoner hver bærer 6,8.

Masse angives i samme enhed gennem masse-energi-relationen. En partikels hvilemasse gives i elektronvolt divideret med lysets hastighed i anden, og fysikere udelader rutinemæssigt nævneren og siger ganske enkelt, at elektronen er 511 kiloelektronvolt. Higgsbosonen er 125 gigaelektronvolt efter samme konvention.

Halvlederteknikken afhænger af den. Det båndgab, der afgør, hvordan et materiale opfører sig elektrisk og optisk, er en energi i elektronvolt: omkring 1,1 for silicium, 3,4 for galliumnitrid, og dette ene tal afgør, om en komponent bliver en solcelle, en transistor eller en blå lysdiode.

Astronomien arver konventionen for højenergetiske fotoner, så gammateleskoper melder deres iagttagelser i gigaelektronvolt og teraelektronvolt i stedet for i bølgelængder.

Partikelacceleratorer bærer navn efter de energier, de når, hvilket er grunden til, at deres navne følger præfikserne. Cockcroft og Waltons maskine, der først spaltede en atomkerne i 1932, arbejdede ved nogle hundrede kiloelektronvolt; Bevatronen i halvtredserne nåede milliarder og fandt antiprotonen; og den store hadronkollider fører protoner til 6,8 teraelektronvolt hver. Den kosmiske stråling sætter alt dette i perspektiv ved at ankomme med energier op til 10 opløftet til tyve elektronvolt, titals millioner gange mere end nogen maskine kan frembringe, om end kun en håndfuld sådanne partikler rammer Jorden på et århundrede pr. kvadratkilometer.

Én elektronvolt svarer til cirka 1,602 gange ti opløftet til minus nitten joule eller omtrent 3,83 gange ti opløftet til minus tyve kalorier.