En physique, il est probable que vous ayez rencontré « l’électron-volt », de symbole $eV$.
L’électron-volt (ou électronvolt) est une unité d’énergie. Ce n’est pas l’unité d’énergie du système international, qui est le joule.
On définit de façon usuelle :
$$1\text{ }eV = 1,602\times10^{-19}\text{ }J$$
Une valeur plus précise est donnée sur Wikipedia.
On remarque que l’électron-volt représente une quantité d’énergie très faible, aussi cette unité n’est donc utilisé que dans un domaine qui s’y prêtent le mieux : la physique des particules.
La définition de l’électron-volt est la suivante :
L’électron-volt est définie comme étant l'énergie cinétique acquise par un électron accéléré depuis le repos par une différence de potentiel d'un volt.
Pour visualiser ça, vous prenez deux plaques métalliques parallèles distantes d’un mètre et que vous soumettez à une différence de potentiel de 1 V.
Un électron qui se détacherait de la plaque négative va alors accélérer vers la plaque positive. L’énergie cinétique acquise par cet électron électron est alors égale à 1 eV :
Si on avait utilisé une tension de 10 000 V entre les plaques, alors l’électron aurait une énergie cinétique de 10 000 eV, ou 10 keV.
Si vous voulez une analogie plus simple à comprendre, imaginez une pomme que vous lâchez d’une hauteur d’un mètre. Quand la pomme touche le sol, elle a accéléré d’une vitesse $v$.
L’énergie cinétique de la pomme sera alors égale à ce qu’on peut appeler « 1 pomme-g », c’est à dire l’énergie cinétique acquise par une pomme, tombant dans le champ gravitationnel de la Terre de 1 g, d’une hauteur d’un mètre.
Pour une pomme de 200 grammes, cela représente environ 1,96 joule, et la vitesse d’impact est de 4,43 m/s (environ 16 km/h).
Évidemment, on néglige ici le ralentissement lié aux frottements de l’air. Aussi, dans le cas de l’électron qui accélère entre les deux plaques, il faut considérer que ce soit fait dans le vide.
L’électron-volt est parfois utilisée pour désigner une masse.
On exprime par exemple la masse de l’électron comme étant 511 keV, ou que celle du proton est 938 MeV (mégaélectronvolt).
La raison à cela est l’équivalence masse-énergie, selon la célèbre équation $E=mc^2$ : la masse ($m$) d’un corps est équivalente à une énergie ($E$) à une constant près ($c^2$). En effectuant un changement de variable, on peut alléger l’écriture et on dit que la masse de la particule vaut 511 keV (la constante étant sous-entendue).
De la même façon, avec d’autres constantes (de Planck, de Boltzmann…) on peut exprimer températures, durées, longueurs, quantité de mouvements… en utilisant l’électron-volt.
