Kluczowa różnica między fotonem a elektronem polega na tym, że foton jest pakietem energii, podczas gdy elektron jest masą.
Elektron to cząstka subatomowa, która odgrywa kluczową rolę w prawie wszystkim. Foton to pojęciowy pakiet energii, który jest bardzo ważny w mechanice kwantowej. Elektron i foton to dwie koncepcje, które znacznie rozwinęły się wraz z rozwojem mechaniki kwantowej. Niezbędne jest właściwe zrozumienie tych pojęć, właściwe zrozumienie dziedziny mechaniki kwantowej, mechaniki klasycznej i dziedzin pokrewnych.
Co to jest Photon?
Photon to temat, który omawiamy w mechanice falowej. W teorii kwantowej możemy zaobserwować, że fale mają również właściwości cząstek. Foton jest cząsteczką fali. Jest to stała ilość energii zależna tylko od częstotliwości fali. Energię fotonu możemy podać za pomocą równania E=hf, gdzie E to energia fotonu, h to stała Planka, a f to częstotliwość fali.
Rysunek 01: Ruch fotonu jako promieniowanie elektromagnetyczne
Możemy traktować fotony jako pakiety energii. Wraz z rozwojem teorii względności naukowcy odkryli, że fale również mają masę. Dzieje się tak, ponieważ fale zachowują się jak cząstki w oddziaływaniach z materią. Jednak masa spoczynkowa fotonu wynosi zero. Kiedy foton porusza się z prędkością światła, ma relatywistyczną masę E/C2, gdzie E jest energią fotonu, a C jest prędkością światła w próżni.
Co to jest elektron?
Atom składa się z jądra, które ma ładunek dodatni i zawiera prawie całą masę i elektrony krążące wokół jądra. Elektrony te mają ładunek ujemny i zawierają bardzo małą masę w porównaniu z jądrem. Elektron ma masę spoczynkową 9,11 x 10-31 kilogramów.
Elektron wpada do fermionów z rodziny cząstek subatomowych. Co więcej, mają one wartości pół-całkowite jako spin. Spin to właściwość opisująca moment pędu elektronu. Klasyczna teoria elektronu opisuje elektron jako cząstkę krążącą wokół jądra. Jednak wraz z rozwojem mechaniki kwantowej widzimy, że elektron również może zachowywać się jak fala.
Rysunek 02: Elektron (na czerwono) i jądro atomowe (na niebiesko) w atomie wodoru
Co więcej, elektron ma określone poziomy energii. Teraz możemy zdefiniować orbitę elektronu jako funkcję prawdopodobieństwa znalezienia elektronu wokół jądra. Naukowcy doszli do wniosku, że elektron zachowuje się zarówno jak fala, jak i cząstka. Kiedy weźmiemy pod uwagę wędrujący elektron, niektóre właściwości fali stają się bardziej widoczne niż właściwości cząstek. Kiedy weźmiemy pod uwagę interakcje, właściwości cząstek są bardziej widoczne niż właściwości fal. Elektron ma ładunek – 1,602 x 10-19 C. Jest to najmniejsza kwota, jaką może uzyskać każdy system. Co więcej, wszystkie inne ładunki są wielokrotnościami jednostkowego ładunku elektronu.
Jaka jest różnica między fotonem a elektronem?
Foton to rodzaj cząstki elementarnej, która działa jako nośnik energii, ale elektron jest cząstką subatomową, która występuje we wszystkich atomach. Kluczowa różnica między fotonem a elektronem polega na tym, że foton jest pakietem energii, podczas gdy elektron jest masą. Co więcej, foton nie ma masy spoczynkowej, ale elektron ma masę spoczynkową. Jako kolejna istotna różnica między fotonem a elektronem, foton może poruszać się z prędkością światła, ale dla elektronu teoretycznie niemożliwe jest uzyskanie prędkości światła.
Ponadto, kolejna różnica między fotonem a elektronem polega na tym, że foton wykazuje więcej właściwości falowych, podczas gdy elektron wykazuje więcej właściwości cząsteczkowych. Poniżej znajduje się infografika na temat różnicy między fotonem a elektronem.
Podsumowanie – foton kontra elektron
Foton jest cząstką elementarną i możemy ją opisać jako pakiet energii, podczas gdy elektron jest cząstką subatomową o masie. Dlatego możemy powiedzieć, że kluczowa różnica między fotonem a elektronem polega na tym, że foton jest pakietem energii, podczas gdy elektron jest masą.
