Galvenā atšķirība starp fotonu un kvantu ir tā, ka fotons ir elementārdaļiņa, bet kvants ir daudzuma mērs.
Fotons ir elementāra daļiņa, savukārt kvants ir diskrēta pakete ar tajā uzkrāto enerģiju. Fotons un kvants ir divi ļoti svarīgi jēdzieni mūsdienu fizikā. Turklāt šīs koncepcijas ir plaši noderīgas tādās jomās kā kvantu fizika, kvantu ķīmija, elektromagnētiskā teorija, optika, daļiņu fizika utt. Šie jēdzieni ir svarīgi arī daudzos reālās pasaules lietojumos, piemēram, LASER, augstas izšķirtspējas mikroskopijā, molekulāro mērījumu veikšanā. attālumi, kvantu kriptogrāfija un fotoķīmija.
Kas ir fotons?
Fotons ir elementārdaļiņa, kurai nav apakšstruktūras. Elementārās daļiņas ir Visuma celtniecības bloki; visas pārējās daļiņas ir izgatavotas no šīm daļiņām. Fotoni pieder elementāro bozonu kategorijai. Alberts Einšteins ir mūsdienu fotonu koncepcijas tēvs. Viņš izmantoja šo jēdzienu, lai izskaidrotu eksperimentālos novērojumus, kas neatbilst klasiskajam gaismas viļņu modelim.
Fotons ir daļiņa ar nulles miera masu, bet tai ir relativistiskā masa. Turklāt tam nav elektriskā lādiņa. Turklāt tas telpā spontāni nesadalās. Turklāt tas kosmosā pārvietojas ar gaismas ātrumu. Mēs varam atrast fotona enerģiju pēc E=hf, kur E ir enerģija, f ir fotona frekvence un h ir Planka konstante. Šo vienādojumu varam dot arī formā E=hc/λ, kur gaismas ātrums ir c un λ ir viļņa garums.
Attēls 01: Kad elektrons pārvietojas no augsta enerģijas līmeņa uz zemu enerģijas līmeni, tiek izstarots fotons (tam ir hv enerģija)
Turklāt fotoniem, tāpat kā visiem citiem kvantu objektiem, piemīt viļņiem un daļiņām līdzīgas īpašības. Un šī duālā viļņu daļiņu būtība ir jēdziens, ko mēs saucam par fotona viļņu-daļiņu dualitāti. Fotoni izdalās daudzos dabas procesos; piemēram, paātrinot lādiņu, molekulārās, atomu vai kodola pārejas laikā uz zemāku līmeni un kad daļiņa un tai atbilstošā antidaļiņa atrodas anihilācijas stadijā.
Kas ir kvants?
Jēdziens kvants cēlies no latīņu valodas “quantus”, kas nozīmē “cik daudz”. Kvants ir “diskrēta pakete” ar tajā uzkrāto enerģiju. Matērijas enerģija nav nepārtraukta. Tas nozīmē, ka jebkura enerģijas daudzuma pārnešana nav iespējama. Zinātnieki atklāja, ka enerģija tiek kvantificēta un tiek pārnesta diskrētās vienībās (vai paketēs) ar izmēru hf. Mēs katru no enerģijas paketēm saucam par "kvantu".
Attēls 02: Viļņu pakete attēlo kvantu daļiņu
Piemēram, fotons ir viens gaismas kvants. Kvantu daudzskaitlis ir kvants. Makss Planks atklāja kvantizācijas jēdzienu. Viņš izmantoja šo jēdzienu, lai izskaidrotu apsildāmu objektu starojuma emisiju; mēs to saucam par melnā ķermeņa starojumu.
Kāda ir atšķirība starp fotonu un kvantu?
Fotons ir mazākais diskrētais elektromagnētiskā starojuma daudzums vai kvants, savukārt kvants ir diskrēts enerģijas daudzums, kas ir proporcionāls tā pārstāvētā starojuma frekvencei. Tāpēc galvenā atšķirība starp fotonu un kvantu ir tā, ka fotons ir elementārdaļiņa, bet kvants ir daudzuma mērs.
Turklāt vēl viena būtiska atšķirība starp fotonu un kvantu ir tā, ka fotons ir svarīgs kā elektromagnētiskā starojuma kvants, savukārt kvants ir svarīgs kvantitātes mērīšanai subatomiskā mērogā.
Kopsavilkums - fotons pret kvantu
Mēs varam aprakstīt kvantu kā daudzuma mēru, bet fotons nav kvantitātes mērs. Faktiski mēs varam raksturot fotonu kā enerģijas kvantu. Tādējādi galvenā atšķirība starp fotonu un kvantu ir tā, ka fotons ir elementārdaļiņa, bet kvants ir daudzuma mērs.
