Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

15.28: Одиниці

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    75810

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    У галузі фізики частинок прийнято виражати енергію (будь то загальна, кінетична або енергія маси спокою) в електронвольтах (еВ) або в кеВ, МеВ, ГеВ або ТеВ (10 3, 10 6, 10 9 або 10 12 еВ відповідно). Електронвольт - це кінетична енергія, отримана електроном, якщо вона прискорюється через електричний потенціал 1 вольт; альтернативно це робота, необхідна для переміщення електрона через один вольт. Так чи інакше, так як заряд на електроні становить 1,602% 10 - 19) С, 1еВ = 1,602% 10 - 19 Дж.

    Використання такої одиниці може зрозуміло розчарувати тих, хто наполягав би завжди на вираженні будь-якої фізичної величини в одиницях СІ, і я дуже співчуваю з цією точкою зору. Тим не менш, для тих, хто щодня має справу з частинками, заряд яких дорівнює або є невеликою кратною або раціональною часткою електронного заряду, eV має свої привабливості. Таким чином, якщо ви розганяєте частинку через стільки вольт, вам не доведеться запам'ятовувати точне значення електронного заряду або проводити довге множення кожного разу, коли ви це робите. Можна також подумати про гіпотетичне питання, таке як: Електрон прискорюється через 3426.7189628471 вольт. Яке його посилення в кінетичній енергії? Ви не можете відповісти на це джоулями, якщо не знаєте значення електронного заряду з порівнянною точністю; але, звичайно, ви знаєте відповідь в еВ.

    Однією з ситуацій, яка вимагає догляду, є це. A -частинка прискорюється через 1000 В. Що таке посилення кінетичної енергії? Оскільки заряд на частинці вдвічі перевищує електрон, відповідь - 2000 еВ.

    Дуже часто ви знаєте енергію частинки (тому що ви прискорили її через стільки вольт) і хочете знати її імпульс; або ви знаєте її імпульс (тому що ви виміряли кривизну її шляху в магнітному полі) і хочете знати її енергію. Таким чином, ви будете часто використовувати Рівняння 15.27.1:

    \( E^{2}=(m_{0}c^{2})^{2}+(pc)^{2}\).

    Ви повинні бути обережними, щоб пам'ятати, скільки\( c\) s є, і яке точне значення\( c\). Фізики частинок воліють полегшити собі життя (не обов'язково для решти!) вважаючи за краще не вказувати, що таке імпульс частинки, або її маса спокою, а навпаки, щоб дати значення\( pc\) або з\( m_{0}c^{2}\) - і висловити\( E\),\( pc\) і\( m_{0}c^{2}\) все в eV (або KeV, MeV або GeV). Таким чином, можна почути, що

    \( pc\)= 6,2 ГеВ

    \( m_{0}c^{2}\)= 0,938 гев.

    Найчастіше це виражається, кілька ідіосинкратично і в кілька сумнівному вживанні англійської мови, як

    \( p\)= 6,2 ГВ/ с

    \( m_{0}\)= 0,938 ГЕВ/ с 2

    або в неформальній невимушеній розмові (сподівається не на публікацію) просто як

    \( p\)= 6,2 ГеВ

    \( m_{0}\)= 0,938 гев.

    Хоча це може спантеличити деяких і підняти гнів інших, це не зовсім без заслуг, тому що, за умови використання цих одиниць, зв'язок між енергією, імпульсом і масою відпочинку тоді просто

    \( E^{2}=m_{0}^{2}+p^{2}\).

    Практика не обмежується енергією, імпульсом і масою відпочинку. Наприклад, одиницею СІ магнітного дипольного моменту є N m T - 1 (ньютон-метр на Тесла). Тепер N m (одиниця крутного моменту) не зовсім те ж саме, що джоуль (одиниця енергії), хоча за розмірами схожа. Все ж звичайною практикою є вираження магнітних моментів субатомних частинок в еВ Т - 1. При цьому магнетон Бора являє собою одиницю магнітного дипольного моменту, рівну 9,27% 10 - 24 Н м Т - 1, і це може виражатися як 5,77% 10 - 5 еВ Т - 1.

    Однією невеликою деталлю, яку слід насторожити, є це. Можна почути розмови про «протон 500 МеВ». Чи означає це, що кінетична енергія становить 500 МеВ або що її загальна енергія становить 500 МеВ? У цьому випадку відповідь досить чітка (хоча було б цілком зрозуміло, якби оратор був явним). Енергія маси спокою протона становить 938 МеВ, тому він, мабуть, мав на увазі кінетичну енергію. Якби, однак, він сказав «3 ГеВ протон», не було б способу вивести, чи має на увазі він кінетичну чи загальну енергію. І якби він сказав «частинку 3 ГеВ», не було б способу сказати, чи він має на увазі її загальну енергію, її кінетичну енергію чи енергію маси спокою. Усі ми - або принаймні ті з нас, хто бажає бути зрозумілими іншими, завжди чітко чітко пояснювати себе і не припускати, що інші будуть правильно здогадуватися, що ми маємо на увазі.