Różnica między fotonem a kwantem

The kluczowa różnica między fotonem i kwantem jest to foton jest cząstką elementarną, podczas gdy kwant jest miarą ilości.

Foton jest cząstką elementarną, podczas gdy kwant jest dyskretnym pakietem z energią w nim zgromadzoną. Foton i kwant to dwa bardzo ważne pojęcia we współczesnej fizyce. Ponadto pojęcia te są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak fizyka kwantowa, chemia kwantowa, teoria elektromagnetyczna, optyka, fizyka cząstek elementarnych itp. Pojęcia te są również ważne w wielu rzeczywistych zastosowaniach, takich jak LASER, mikroskopia wysokiej rozdzielczości, pomiary molekularne odległości, kryptografia kwantowa i fotochemia.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest Photon 
3. Co to jest kwant 
4. Porównanie obok siebie - Photon vs Quantum w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest Photon?

Foton jest cząstką elementarną, która nie ma podbudowy. Cząstki elementarne są budulcem wszechświata; wszystkie inne cząstki są wykonane z tych cząstek. Fotony należą do kategorii bozonów elementarnych. Albert Einstein jest ojcem nowoczesnej koncepcji fotonów. Użył tej koncepcji do wyjaśnienia obserwacji eksperymentalnych, które nie pasowały do ​​klasycznego falowego modelu światła.

Foton jest cząsteczką o zerowej masie spoczynkowej, ale ma masę relatywistyczną. Ponadto nie ma ładunku elektrycznego. Poza tym nie rozkłada się samorzutnie w przestrzeni. Ponadto porusza się z prędkością światła w przestrzeni. Możemy znaleźć energię fotonu przez E = hf, gdzie E jest energią, f jest częstotliwością fotonu, a h jest stałą deski. Możemy również podać to równanie w postaci E = hc / λ, gdzie prędkość światła wynosi c, a λ jest długością fali.

Rysunek 01: Gdy elektron przesuwa się z wysokiego poziomu energii na niski poziom energii, emitowany jest foton (ma energię HV)

Ponadto fotony, podobnie jak wszystkie inne obiekty kwantowe, wykazują właściwości podobne do fal i cząstek. Ta podwójna fala-cząstka jest pojęciem, które nazywamy dualnością fali-cząstki fotonu. Fotony są emitowane w wielu naturalnych procesach; na przykład podczas przyspieszania ładunku, podczas przejścia molekularnego, atomowego lub jądrowego na niższy poziom, i gdy cząstka i odpowiadająca jej antycząstka ulegają anihilacji.

Co to jest kwant?

Termin „kwant” pochodzi od łacińskiego „kwant”, co oznacza „ile”. Kwant to „dyskretny pakiet” z zawartą w nim energią. Energia materii nie jest ciągła. Oznacza to, że transfer dowolnej ilości energii nie jest możliwy. Naukowcy odkryli, że energia jest kwantowana i przenosi się w dyskretnych jednostkach (lub pakietach) o wielkości hf. Każdy z pakietów energii nazywamy „kwantem”.

Rysunek 02: Pakiet fal reprezentuje cząstkę kwantową 

Na przykład foton jest pojedynczym kwantem światła. Liczba mnoga kwantowa to kwanty. Max Plank odkrył pojęcie kwantyzacji. Użył tej koncepcji do wyjaśnienia emisji promieniowania z ogrzewanych obiektów; nazywamy to promieniowaniem czarnego ciała.

Jaka jest różnica między fotonem a kwantem?

Foton jest najmniejszą dyskretną ilością lub kwantem promieniowania elektromagnetycznego, podczas gdy kwant jest dyskretną ilością energii proporcjonalnej do wielkości promieniowania, którą reprezentuje. Dlatego kluczową różnicą między fotonem i kwantem jest to, że foton jest cząstką elementarną, podczas gdy kwant jest miarą ilości.

Co więcej, kolejna znacząca różnica między fotonem i kwantem polega na tym, że foton jest ważny jako kwant promieniowania elektromagnetycznego, podczas gdy kwant jest ważny do pomiaru ilości w skali subatomowej.

Podsumowanie - Photon vs Quantum

Możemy opisać kwant jako miarę ilości, ale foton nie jest miarą wielkości. W rzeczywistości możemy opisać foton jako kwant energii. Dlatego kluczową różnicą między fotonem i kwantem jest to, że foton jest cząstką elementarną, podczas gdy kwant jest miarą ilości.

Odniesienie:

1. Jones, Andrew Zimmerman. „Czym jest foton w fizyce?” ThoughtCo, 3 września 2018, Dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „AtomicLineSpEm” (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia
2. „Wavelet” Thierry Dugnolle - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia