Різниця між фотоном і квантом

The ключова різниця між фотоном і квантом це те, що фотон є елементарною частинкою, тоді як квантом є міра кількості.

Фотон є елементарною частинкою, а квант - дискретний пакет з енергією, що зберігається в ньому. Фотон і квант - це два дуже важливих поняття в сучасній фізиці. Крім того, ці поняття широко корисні в таких сферах, як квантова фізика, квантова хімія, електромагнітна теорія, оптика, фізика частинок тощо. Ці поняття також важливі у багатьох реальних областях, таких як ЛАСЕР, мікроскопія високої роздільної здатності, вимірювання молекулярних відстані, квантова криптографія та фотохімія.

ЗМІСТ

1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке фотон 
3. Що таке квантовий 
4. Порівняльне порівняння - Фотон проти Кванту в табличній формі
5. Підсумок

Що таке фотон?

Фотон - це елементарна частинка, яка не має підструктури. Елементарні частинки - це будівельні блоки Всесвіту; всі інші частинки зроблені з цих частинок. Фотони відносяться до категорії елементарних бозонів. Альберт Ейнштейн - батько сучасної концепції фотонів. Він використав цю концепцію для пояснення експериментальних спостережень, які не відповідали класичній хвильовій моделі світла.

Фотон - це частинка з нульовою масою спокою, але має релятивістську масу. Також у нього немає електричного заряду. Крім того, вона не розпадається спонтанно в просторі. Більше того, він рухається зі швидкістю світла в просторі. Ми можемо знайти енергію фотона через E = hf, де E - енергія, f - частота фотона, h - константа Планка. Ми можемо також дати це рівняння у вигляді E = hc / λ, де швидкість світла c і ​​λ довжина хвилі.

Малюнок 01: Коли електрон переходить від високого рівня енергії до низького рівня енергії, випромінюється фотон (він має енергію, що відповідає високій температурі)

Крім того, фотони, як і всі інші квантові об'єкти, виявляють хвилеподібні та часткоподібні властивості. І ця природа подвійних хвиль-частинок - це концепція, яку ми називаємо подвійністю хвиль-частинок фотона. Фотони випромінюються в багатьох природних процесах; наприклад, при прискоренні заряду, під час молекулярного, атомного або ядерного переходу на нижчий рівень, і коли частинка та її відповідна античастинка перебувають у знищенні.

Що таке квантовий?

Термін «квант» походить від латинського «квант», що означає «скільки». Квантом є "дискретний пакет" з енергією, що зберігається в ньому. Енергія речовини не безперервна. Це означає, що передача будь-якої кількості енергії неможлива. Вчені виявили, що енергія квантована і вона передається в дискретних одиницях (або пакетах) розміром hf. Ми називаємо кожен із пакетів енергії «квантом».

Малюнок 02: Хвильовий пакет представляє квантову частинку 

Наприклад, фотон - це єдиний квант світла. Множина кванту - кванти. Макс Планк відкрив поняття квантування. Він використав цю концепцію для пояснення випромінювання радіації від нагрітих предметів; ми називаємо це випромінюванням чорного тіла.

Яка різниця між фотоном та квантом?

Фотон - найменша дискретна кількість або квант електромагнітного випромінювання, а квантовий - дискретна кількість енергії, пропорційна за величиною частоті випромінювання, яку він представляє. Отже, ключова відмінність фотона від кванту полягає в тому, що фотон є елементарною частинкою, тоді як квантом є міра кількості.

Більше того, ще одна істотна відмінність між фотоном і квантом полягає в тому, що фотон важливий як квант електромагнітного випромінювання, тоді як квантовий важливий для вимірювання кількості в субатомному масштабі.

Підсумок - Фотон проти Кванту

Ми можемо описати квант як міру кількості, але фотон - це не міра кількості. Насправді ми можемо описати фотон як квант енергії. Отже, ключова відмінність фотона від кванту полягає в тому, що фотон є елементарною частинкою, тоді як квантом є міра кількості.

Довідка:

1. Джонс, Ендрю Циммерман. "Що таке фотон у фізиці?" ThoughtCo, 3 вересня 2018 року, доступний тут.

Надано зображення:

1. “AtomicLineSpEm” (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons
2. "Wavelet" від Thierry Dugnolle - Власна робота (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons