Kluczowa różnica między fotonem a kwantem polega na tym, że foton jest cząstką elementarną, podczas gdy kwant jest miarą ilości.
Foton to cząstka elementarna, podczas gdy kwant to dyskretny pakiet z zmagazynowaną w nim energią. Foton i kwant to dwa bardzo ważne pojęcia we współczesnej fizyce. Ponadto koncepcje te są szeroko przydatne w takich dziedzinach, jak fizyka kwantowa, chemia kwantowa, teoria elektromagnetyczna, optyka, fizyka cząstek itp. Koncepcje te są również ważne w wielu rzeczywistych zastosowaniach, takich jak LASERY, mikroskopia o wysokiej rozdzielczości, pomiary odległości, kryptografia kwantowa i fotochemia.
Co to jest Photon?
Foton to cząstka elementarna, która nie ma podstruktury. Cząstki elementarne są budulcem wszechświata; wszystkie inne cząstki są zbudowane 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 cząstką o zerowej masie spoczynkowej, ale ma masę relatywistyczną. Ponadto nie ma ładunku elektrycznego. Poza tym nie rozkłada się samoistnie w przestrzeni. Ponadto porusza się w przestrzeni z prędkością światła. Możemy znaleźć energię fotonu przez E=hf, gdzie E to energia, f to częstotliwość fotonu, a h to stała Planka. Możemy również podać to równanie w postaci E=hc/λ, gdzie prędkość światła to c, a λ to długość fali.
Rysunek 01: Kiedy elektron przechodzi z wysokiego poziomu energii na niski poziom energii, foton jest emitowany (ma energię hv)
Ponadto fotony, podobnie jak wszystkie inne obiekty kwantowe, wykazują właściwości podobne do fal i cząstek. I ta podwójna natura cząstki falowej jest koncepcją, którą nazywamy dualizmem falowo-cząstkowym fotonu. Fotony są emitowane w wielu naturalnych procesach; na przykład podczas przyspieszania ładunku, podczas przejścia molekularnego, atomowego lub jądrowego na niższy poziom oraz gdy cząsteczka i odpowiadająca jej antycząstka są w anihilacji.
Co to jest Quantum?
Termin kwant pochodzi od łacińskiego słowa „quantus” oznaczającego „ile”. Kwant to „dyskretny pakiet” z zmagazynowaną w nim energią. Energia materii nie jest ciągła. Oznacza to, że transfer jakiejkolwiek ilości energii nie jest możliwy. Naukowcy odkryli, że energia jest skwantowana 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 to pojedynczy kwant światła. Liczba mnoga od quantum to quanta. Max Plank odkrył koncepcję kwantyzacji. Użył tego pojęcia do wyjaśnienia emisji promieniowania z nagrzanych obiektów; nazywamy to promieniowaniem ciała doskonale czarnego.
Jaka jest różnica między fotonem a kwantem?
Foton to najmniejsza dyskretna ilość lub kwant promieniowania elektromagnetycznego, podczas gdy kwant to dyskretna ilość energii proporcjonalna do częstotliwości promieniowania, które reprezentuje. Dlatego kluczową różnicą między fotonem a kwantem jest to, że foton jest cząstką elementarną, podczas gdy kwant jest miarą ilości.
Ponadto inną istotną różnicą między fotonem a kwantem jest to, że foton jest ważny jako kwant promieniowania elektromagnetycznego, podczas gdy kwant jest ważny do pomiaru ilości w skali subatomowej.
Podsumowanie – foton kontra kwant
Możemy opisać kwant jako miarę ilości, ale foton nie jest miarą ilości. W rzeczywistości możemy opisać foton jako kwant energii. Stąd kluczowa różnica między fotonem a kwantem polega na tym, że foton jest cząstką elementarną, podczas gdy kwant jest miarą ilości.
