Разлика между фотон и квант

Най- ключова разлика между фотона и кванта е това фотонът е елементарна частица, докато квантът е мярка за количество.

Фотонът е елементарна частица, докато квантът е дискретен пакет с енергия, съхранявана в него. Фотонът и квантът са две много важни понятия в съвременната физика. Освен това, тези понятия са широко полезни в области като квантова физика, квантова химия, електромагнитна теория, оптика, физика на частиците и др. Тези понятия са важни и в много приложения в реалния свят като LASER, микроскопия с висока разделителна способност, измервания на молекулни разстояния, квантова криптография и фотохимия.

СЪДЪРЖАНИЕ

1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е Фотон 
3. Какво е квантово 
4. Паралелно сравнение - Фотон срещу Квантово в таблична форма
5. Резюме

Какво е Фотон?

Фотонът е елементарна частица, която няма подструктура. Елементарните частици са градивните елементи на Вселената; всички останали частици са направени от тези частици. Фотоните принадлежат към категорията на елементарните бозони. Алберт Айнщайн е баща на модерната концепция за фотоните. Той използва тази концепция, за да обясни експериментални наблюдения, които не отговарят на класическия вълнен модел на светлината.

Фотонът е частица с нулева маса на покой, но има релативистка маса. Също така, той няма електрически заряд. Освен това, той не гние спонтанно в пространството. Освен това се движи със скоростта на светлината в пространството. Можем да намерим енергията на фотона чрез E = hf, където Е е енергия, f е честотата на фотона и h е константата на Планк. Можем да дадем това уравнение и под формата на E = hc / λ, където скоростта на светлината е c и λ е дължина на вълната.

Фигура 01: Когато един електрон преминава от високо енергийно ниво към ниско ниво на енергия, се излъчва фотон (има hv енергия)

Освен това фотоните, като всички други квантови обекти, проявяват вълнообразни и подобни на частици свойства. И тази природа на двойната вълна-частици е концепцията, която наричаме двойственост на вълната-частица на фотона. Фотоните се излъчват при много естествени процеси; например при ускоряване на заряд, по време на молекулен, атомен или ядрен преход на по-ниско ниво и когато частица и съответната й античастица са в унищожение.

Какво е квантово?

Терминът квант идва от латинското „квант“, което означава „колко“. Квантът е „дискретен пакет“ с енергия, съхранявана в него. Енергията на материята не е непрекъсната. Това означава, че прехвърлянето на каквото и да е количество енергия не е възможно. Учените откриха, че енергията се квантира и тя се прехвърля в отделни единици (или пакети) с размер hf. Ние наричаме всеки от енергийните пакети „квант“.

Фигура 02: Вълнов пакет представлява квантова частица 

Например, фотонът е единичен квант светлина. Множеството от квантите е кванта. Макс Планк откри концепцията за квантоване. Той използва тази концепция, за да обясни излъчването на радиация от нагрети предмети; ние наричаме това черно лъчение на тялото.

Каква е разликата между фотон и квант?

Фотонът е най-малкото дискретно количество или квант от електромагнитно излъчване, докато квантът е дискретно количество енергия, пропорционално по величина на честотата на излъчването, което представлява. Следователно, основната разлика между фотон и квант е, че фотонът е елементарна частица, докато квантът е мярка за количеството.

Освен това, друга съществена разлика между фотона и кванта е, че фотонът е важен като квант на електромагнитното излъчване, докато квантът е важен за измерване на количеството в субатомната скала.

Обобщение - Photon срещу Quantum

Можем да опишем квантите като мярка за количество, но фотонът не е за мярка за количество. Всъщност можем да опишем фотона като квант енергия. Следователно, ключовата разлика между фотон и квант е, че фотонът е елементарна частица, докато квантът е мярка за количеството.

справка:

1. Джоунс, Андрю Цимерман. „Какво е фотон във физиката?“ ThoughtCo, 3 септември 2018 г., наличен тук.

С любезност на изображенията:

1. „AtomicLineSpEm“ (CC BY-SA 3.0) през Wikimedia на Commons
2. "Wavelet" от Thierry Dugnolle - Собствена работа (CC BY-SA 3.0) през Wikimedia на Commons