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什么是电子伏特(eV)?

(2012-07-28 04:39:59)
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         在“喜欢电子的老人”一文中,我曾经提到电子的电荷很小,很小,小到几乎无法想象的程度。在一根导线中,一个电子能不能形成电流呢?这么微小的电流,还能够计量吗?结果会是怎样呢?

          我们设想有一根连接点A与点B的导线l,在AB两端施加1伏特的电压,拉动(或推动)这个电子从A经由导线lB,当然需要做功。这个”功“极小,极小,几乎算不出来,可以省略不计。但是,不管怎么样,这个电子的电荷乘以1伏特应该算是一个基本单位,这就是“电子伏特”(eV)的意思。电子伏特确实太小了,简直无法想象。但是,我们必须把它搞清楚。

          假定在上述导线l中,有1安培的电流在流动,那么,一秒钟所流过的电量是1库伦(Coulonb,记为C。这就好想象了。1库伦包含多少个电子呢?也可以说,一个电荷等于多少库伦呢?这不是在死钻牛角尖吗?不钻不行,物理学家就喜欢钻这个牛角尖。

        实际上,早在1908年,美国物理学家Robert Millikan首次通过所谓“油滴”实验测出电子所带电荷为1.602E-19C(字母C代表库伦,Coulomb),并且在1923年为此发现获得诺贝尔物理学大奖(注:E-19代表小数点后面有19个零)。一库伦有多少个电荷呢?大概有100,000,000,000,000,000,000多个(电子的电荷)吧?这是美国科学家钻牛角尖的胜利!

         言归正传。在二氧化钛(TiO2)纳米颗粒的表面上,使用光子撞击出一个电子可不是一件简单的事情。这是一种量子现象。不管是在国内,还是在国外,二氧化钛就是一个脾气,从它的表面上撞击出一个电子至少有要花费3.2电子伏特(即3.2eV)的能量。这个数值是老天爷确定的,我们改变不了。这意味着什么呢?这就说,该光子相应的波长必须小于380纳米,是紫外线(UV)才行,不能是可见光(380——780纳米)。老天爷真会与我们人类开玩笑!

          听说,有人把二氧化钛光触媒用到了人民大会堂,这当然很好。但是,人大会堂里面的紫外线从何而来?光触媒二氧化钛的纳米粒子得不到3.2电子伏特的激活能量,根本发挥不了光触媒的作用,此举有何意义呢?此举如同在人大会堂里面喷涂了一层二氧化钛垃圾薄膜(film),毫无用处。

          我天天在念数理化,天地生(天文,地理,生物)的“经”,也许很烦人。但是,除了念这个“经”之外,我还会什么呢?白痴一个!在我看来,国内纳米(光触媒)市场前几年被搞砸了,假冒产品满天飞舞,其根本原因就是不敢提这个3.2电子伏特(一个“大门槛”)的缘故。有人扭扭捏捏(不敢接电话),吞吞吐吐,就是不敢说电子伏特的事情。呜呼!



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