Калькулятор скорости электрона

Калькулятор скорости электрона связывает кинетическую энергию частицы с ее скоростью и импульсом. Электроны чрезвычайно легкие: их масса покоя составляет примерно 9.1093837015 × 10^-31 килограмма, поэтому даже умеренная энергия может разогнать их до значительной доли скорости света. Калькулятор принимает электронвольты, килоэлектронвольты, мегаэлектронвольты или джоули и переводит выбранное значение в единицы СИ перед расчетом движения. Электронвольт — это энергия, получаемая одним элементарным зарядом при прохождении разности потенциалов в один вольт; один eV в точности равен 1.602176634 × 10^-19 джоуля. В релятивистской модели полная энергия выражается через фактор Лоренца gamma. Кинетическая энергия равна (gamma - 1), умноженному на энергию покоя электрона, а скорость определяется связью между gamma и долей скорости света. Импульс равен произведению gamma, массы и скорости. Такой подход всегда удерживает расчетную скорость ниже физического предела c, примерно 299,792,458 метра в секунду. Он подходит для рентгеновских трубок, ускорителей частиц, бета-излучения и любых ситуаций, когда энергия электрона уже не является малой долей его энергии покоя 511 keV. Классическая модель использует знакомую формулу кинетической энергии K = 1/2 mv². После преобразования скорость равна квадратному корню из отношения 2K к массе, а импульс — произведению массы и скорости. Это приближение точно при малых скоростях, например для тепловых электронов и многих низковольтных лабораторных опытов. При более высоких энергиях оно все сильнее завышает скорость и в итоге может дать значение выше скорости света, что указывает на необходимость релятивистской модели. Результаты включают скорость в метрах в секунду, ее процент от скорости света, энергию в джоулях и импульс в килограмм-метрах в секунду. Сохраняйте достаточно значащих цифр для эксперимента, но помните, что практическую точность обычно ограничивают погрешности измерения энергии и аппаратуры. Калькулятор использует современное точное значение элементарного заряда и общепринятую массу электрона. Он полезен для проверки учебных задач, оценок в электронной микроскопии, работы с вакуумными лампами и начальных расчетов физики частиц.