電圧の単位であるボルト(V)をエネルギー単位であるエレクトロンボルト(eV)にしたいのです。どうしたらいいでしょうか??教えて下さい。お願いします。

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A 回答 (2件)

 「理化学辞典 第5版」(岩波)によると,eV(電子ボルト)とは,『電気素量 e の電荷をもつ粒子が真空中で電位差1V の2点間で加速されるときに得るエネルギー』とあります。



 例えば,電気素量 e の電荷をもつ粒子であれば,1 V で 1 eV に対応しますが,電気素量 2e を持つ粒子であれば,1 V で 2 eV になります。

 つまり,電位差(V)が決っただけではエネルギ-は決りませんので,他に条件が無い限りは,ご質問の様な V を eV に変換する事はできないと思います。

 いかがでしょうか。
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> 電圧の単位であるボルト(V)をエネルギー単位であるエレクトロンボルト(eV)にしたいのです。


ご自身でおっしゃっている通り、Vは電圧の単位、eVはエネルギーの単位ですからVをeVに変換することはできません。何か勘違いをされているのでは?
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質問1.
下記参考HPは、半導体のバンドギャップについて説明したものです。

ヒ化ガリウムの場合、電子1個を励起させるエネルギー(バンドギャップエネルギー)は
Eg=1.4eV
です。その際に必要な印加電圧は、電子の1個の電荷はeですので、
V1=1.4eV/1e=1.4(V)
になります。電子がn個ある場合も同様に
V1=(1.4eV×n個)/(1e×n個)=1.4(V)
となります。更に印加する材料の厚さをxcmとしますと
E=1.4/x(V/cm)
となります。
上記で正しいでしょうか?
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E=1.4/x(V/cm)
となります。
上記で正しいでしょうか?

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質問1.
下記参考HPは、半導体のバンドギャップについて説明したものです。

ヒ化ガリウムの場合、電子1個を励起させるエネルギー(バンドギャップエネルギー)は
Eg=1.4eV
です。その際に必要な印加電圧は、電子の1個の電荷はeですので、
V1=1.4eV/1e=1.4(V)
になります。電子がn個ある場合も同様に
V1=(1.4eV×n個)/(1e×n個)=1.4(V)
となります。更に印加する材料の厚さをxcmとしますと
E=1.4/x(V/cm)
となります。
上...続きを読む

Aベストアンサー

正しいと思います。
(あくまで概念的な議論として。実際に回路を設計する場合はもっと複雑になります。)

(1) まず、電子を何個励起しようとも、一つ一つの電子に必要なエネルギーは1.4(eV)なので、必要な電位差は1.4(V)です。
(有効数字二桁の議論として正しい。正確に言えば、励起状態の最低エネルギー準位には2個の電子しか入らないので、その次の電子には、バンドギャップより若干大きめのエネルギーを与える必要があります。しかし、今のような概念的な議論においては、そのようなことを考慮する必要はありません。)

(2) 電子は励起されるだけで電極に流れ込む訳ではないので、電流は生じません。従って、内部抵抗による電圧降下を考える必要もありません。
(今のような概念的な議論においては、絶縁薄膜を介しての電圧印加が前提です。それでも、正確に言えば、励起された電子は正電極側へ、ホールはその反対側へ動くので、それに対応した変位電流が生じます。さらに言えば、絶縁薄膜内部にも電界が生じるで、そこで少し電位差が生じます。しかし、今のような概念的な議論においては、そのようなことを考慮する必要はありません。)

(3) GaAsをm個並べたとして、電界の定義から、E = 1.4m/mx = 1.4/x (V/cm)です。
(正確に言えば、(2)で述べたように電荷の偏りが生じるので、GaAsの中が完全に一様な電場であるとは言えないでしょう。しかし、今のような概念的な議論においては、そのようなことを考慮する必要はありません。)

正しいと思います。
(あくまで概念的な議論として。実際に回路を設計する場合はもっと複雑になります。)

(1) まず、電子を何個励起しようとも、一つ一つの電子に必要なエネルギーは1.4(eV)なので、必要な電位差は1.4(V)です。
(有効数字二桁の議論として正しい。正確に言えば、励起状態の最低エネルギー準位には2個の電子しか入らないので、その次の電子には、バンドギャップより若干大きめのエネルギーを与える必要があります。しかし、今のような概念的な議論においては、そのようなことを考慮する必要...続きを読む

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>ということはL殻とK殻のエネルギー差が6keVもあるということなのでしょうか。
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>原子のエネルギー準位は数eV程度ではないかと思うのですが、何か勘違いしてるのでしょうか。
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Aベストアンサー

以下、SI単位系で考えます。

> 単位を変換してゆくと、「Wb・m=J/T」となるのでしょうか?

なりません。
MKSA[m,kg,s,A]で表示すれば

 [Wb・m]=[m^3・kg/(s^2・A)]
 [J/T] =[A・m^2]

となります。
[Wb・m]と[J/T]は別の次元を持つ単位であることがご理解いただけると思います。


> 磁気双極子モーメントの単位は「Wb・m」だと思うのですが、
> 陽子や電子が持っている磁気双極子モーメントの単位が「J/T」になるのな何故でしょうか?

以下、
 磁束密度:B
 磁場:H
 真空の透磁率:μ0
としますが、
同じSI単位系でも
磁化M(=単位体積あたりの磁気モーメント)を

M=B-μ0・H

と定義する流儀、つまりBとHの関係を

B=μ0・H+M

と表示する流儀(EH対応)と、
Mを

M=B/μ0-H

と定義する流儀、つまりBとHの関係を

B=μ0・(H+M)

と表示する流儀(EB対応)があります。


EH対応で定義されたMはBと同じ次元を持ち、単位は[Wb/m^2]です。
一方、
EB対応で定義されたMはHと同じ次元を持ち、単位は[A/m]です。
ですので、それぞれの流儀での磁気モーメントの単位は(それぞれ[m^3]を掛けて)

EH対応で定義された磁気モーメントは[Wb・m]を単位として持ちます。
EB対応で定義された磁気モーメントは[A・m^2]=[J/T]を単位として持ちます。

テキストが「EH対応」か「EB対応」かどちらの流儀で磁化Mを定義したかにより
磁気モーメントの単位は変わります。
どちらの流儀が使われているのかは、質問者しか知り得ませんので
ご自分でテキストを最初から追って確認してください。

つまり、EH対応を採用しているテキストで磁気モーメントの単位を
[J/T]としているなら誤植ですが、
EB対応を採用しているテキストで磁気モーメントの単位が
[J/T]となっているのであれば誤植ではありません。


あと、蛇足ですが、
今回の質問のように厳密な定義や関連する知識が必要とされる問題を
インターネット上の情報のみに頼って解決することはお奨めしません。

理化学辞典(岩波書店刊)
http://www.amazon.co.jp/dp/4000800906
など、しっかりした成書で調べることをお奨めします。

理化学辞典であれば
付録のページの「5 電磁気的諸量の換算表・次元」の表を見れば
[Wb・m]と[J/T]が別の次元を持つことは数秒で解決できたはずですし、
「磁気モーメント」の項目を引けば、
「単位はEH対応でWb・m,EB対応でA・m^2である。」
と書いてありますし、さらに「電磁気の単位系」の項目を参照すべし、
と矢印がついていますので「電磁気の単位系」の項目を引けば、
「磁化Mを磁束密度Bと同じ次元にとるEH対応単位系と,Mを磁場Hと同じ次元にとるEB対応単位系がある。」
と書いてありますので、
「なぜ単位が[Wb・m]だったり[J/T]だったりするのか?」
までを数分で解決できたはずです。
(さらに「磁化」の項目を参照すれば、もっと詳しく書いてあります。)

apllさんが、物理系または化学系の学生さんでしたら、
理化学辞典を購入して座右に備えることを強くお奨めします。

以下、SI単位系で考えます。

> 単位を変換してゆくと、「Wb・m=J/T」となるのでしょうか?

なりません。
MKSA[m,kg,s,A]で表示すれば

 [Wb・m]=[m^3・kg/(s^2・A)]
 [J/T] =[A・m^2]

となります。
[Wb・m]と[J/T]は別の次元を持つ単位であることがご理解いただけると思います。


> 磁気双極子モーメントの単位は「Wb・m」だと思うのですが、
> 陽子や電子が持っている磁気双極子モーメントの単位が「J/T」になるのな何故でしょうか?

以下、
 磁束密度:B
 磁場:H
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