Pagrindinis skirtumas tarp fotono ir kvanto yra tas, kad fotonas yra elementarioji dalelė, o kvantas yra kiekio matas.
Fotonas yra elementarioji dalelė, o kvantas yra atskiras paketas, kuriame saugoma energija. Fotonas ir kvantas yra dvi labai svarbios šiuolaikinės fizikos sąvokos. Be to, šios sąvokos yra plačiai naudingos tokiose srityse kaip kvantinė fizika, kvantinė chemija, elektromagnetinė teorija, optika, dalelių fizika ir kt. Šios sąvokos taip pat svarbios daugelyje realaus pasaulio programų, tokių kaip LASER, didelės skiriamosios gebos mikroskopija, molekuliniai matavimai. atstumai, kvantinė kriptografija ir fotochemija.
Kas yra fotonas?
Fotonas yra elementarioji dalelė, kuri neturi substruktūros. Elementariosios dalelės yra visatos statybinės medžiagos; visos kitos dalelės yra pagamintos iš šių dalelių. Fotonai priklauso elementariųjų bozonų kategorijai. Albertas Einšteinas yra šiuolaikinės fotonų koncepcijos tėvas. Jis naudojo šią sąvoką, kad paaiškintų eksperimentinius stebėjimus, kurie neatitiko klasikinio šviesos bangų modelio.
Fotonas yra dalelė, kurios ramybės masė nulinė, tačiau jos masė yra reliatyvi. Be to, jis neturi elektros krūvio. Be to, erdvėje jis savaime nesuyra. Be to, erdvėje jis juda šviesos greičiu. Fotono energiją galime rasti pagal E=hf, kur E yra energija, f yra fotono dažnis ir h yra Planko konstanta. Šią lygtį taip pat galime pateikti tokia forma E=hc/λ, kur šviesos greitis yra c, o λ – bangos ilgis.
01 paveikslas: Kai elektronas pereina iš aukšto energijos lygio į žemą energijos lygį, išspinduliuojamas fotonas (jis turi hv energiją)
Be to, fotonai, kaip ir visi kiti kvantiniai objektai, pasižymi bangomis ir dalelėmis panašiomis savybėmis. Ir ši dviguba bangos-dalelės prigimtis yra samprata, kurią mes vadiname fotono bangos-dalelės dvilypumu. Fotonai išsiskiria daugelyje natūralių procesų; pavyzdžiui, greitinant krūvį, molekulinio, atominio ar branduolinio perėjimo į žemesnį lygį metu ir kai dalelė ir ją atitinkanti antidalelė yra anihiliacijos būsenoje.
Kas yra kvantas?
Sąvoka kvantas kilęs iš lotyniško žodžio „quantus“, reiškiančio „kiek“. Kvantas yra „atskiras paketas“, kuriame saugoma energija. Materijos energija nėra nuolatinė. Tai reiškia, kad bet kokio energijos kiekio perdavimas neįmanomas. Mokslininkai išsiaiškino, kad energija yra kvantuojama ir perduodama atskirais hf dydžio vienetais (arba paketais). Kiekvieną energijos paketą vadiname „kvantu“.
02 pav. Bangų paketas vaizduoja kvantinę dalelę
Pavyzdžiui, fotonas yra vienas šviesos kvantas. Kvanto daugiskaita yra kvantai. Maxas Plankas atrado kvantavimo sąvoką. Šia sąvoka jis paaiškino šildomų objektų spinduliuotės emisiją; mes tai vadiname juodojo kūno spinduliuote.
Kuo skiriasi fotonas ir kvantas?
Fotonas yra mažiausias atskiras elektromagnetinės spinduliuotės kiekis arba kvantas, o kvantas yra atskiras energijos kiekis, proporcingas jo atstovaujamos spinduliuotės dažniui. Todėl pagrindinis skirtumas tarp fotono ir kvanto yra tas, kad fotonas yra elementarioji dalelė, o kvantas yra kiekio matas.
Be to, dar vienas reikšmingas skirtumas tarp fotono ir kvanto yra tas, kad fotonas yra svarbus kaip elektromagnetinės spinduliuotės kvantas, o kvantas – matuojant kiekį subatominėje skalėje.
Santrauka – fotonas vs kvantas
Galime apibūdinti kvantą kaip kiekio matą, bet fotonas nėra kiekio matas. Tiesą sakant, fotoną galime apibūdinti kaip energijos kvantą. Taigi pagrindinis skirtumas tarp fotono ir kvanto yra tas, kad fotonas yra elementarioji dalelė, o kvantas yra kiekio matas.
