Põhiline erinevus footoni ja kvanti vahel on see, et footon on elementaarosake, samas kui kvant on kvantiteedi mõõt.
Foton on elementaarosake, kvant aga diskreetne pakett, millesse on salvestatud energiat. Footon ja kvant on tänapäeva füüsikas kaks väga olulist mõistet. Lisaks on need kontseptsioonid laialdaselt kasulikud sellistes valdkondades nagu kvantfüüsika, kvantkeemia, elektromagnetiteooria, optika, osakeste füüsika jne. Need mõisted on olulised ka paljudes reaalsetes rakendustes, nagu LASERid, kõrge eraldusvõimega mikroskoopia, molekulaarmõõtmised. vahemaad, kvantkrüptograafia ja fotokeemia.
Mis on foton?
Footon on elementaarosake, millel puudub allstruktuur. Elementaarosakesed on universumi ehituskivid; kõik muud osakesed on valmistatud nendest osakestest. Footonid kuuluvad elementaarbosonite kategooriasse. Albert Einstein on footonite kaasaegse kontseptsiooni isa. Ta kasutas seda mõistet eksperimentaalsete vaatluste selgitamiseks, mis ei sobinud valguse klassikalise lainemudeliga.
Footon on osake, mille puhkemass on null, kuid sellel on relativistlik mass. Lisaks puudub sellel elektrilaeng. Pealegi ei lagune see ruumis spontaanselt. Pealegi liigub see ruumis valguse kiirusel. Footoni energia leiame E=hf, kus E on energia, f on footoni sagedus ja h on Planki konstant. Selle võrrandi saame esitada ka kujul E=hc/λ, kus valguse kiirus on c ja λ on lainepikkus.
Joonis 01: Kui elektron liigub kõrgelt energiatasemelt madalale energiatasemele, eraldub footon (sellel on hv-energia)
Lisaks on footonitel, nagu kõigil teistel kvantobjektidel, laine- ja osakestele sarnased omadused. Ja see kahekordne laine-osakeste olemus on mõiste, mida me nimetame footoni laine-osakeste duaalsuseks. Footonid eralduvad paljudes looduslikes protsessides; näiteks laengu kiirendamisel, molekulaarse, aatomi või tuuma üleminekul madalamale tasemele ning kui osake ja sellele vastav antiosake on anihilatsioonis.
Mis on Quantum?
Mõiste quantum pärineb ladinakeelsest sõnast quantus, mis tähendab 'kui palju'. Kvant on "diskreetne pakett", millesse on salvestatud energiat. Aine energia ei ole pidev. See tähendab, et mis tahes koguse energia ülekandmine ei ole võimalik. Teadlased avastasid, et energia kvantifitseeritakse ja see kandub edasi diskreetsete ühikutena (või pakettidena), mille suurus on hf. Me nimetame igat energiapaketti "kvantiks".
Joonis 02: Lainepakett esindab kvantosakest
Näiteks footon on üks valguskvant. Kvanti mitmus on kvant. Max Plank avastas kvantiseerimise kontseptsiooni. Ta kasutas seda mõistet kuumutatud objektide kiirguse emissiooni selgitamiseks; me nimetame seda musta keha kiirguseks.
Mis vahe on footoni ja kvanti vahel?
Footon on elektromagnetilise kiirguse väikseim diskreetne kogus või kvant, samas kui kvant on diskreetne energiakogus, mis on võrdeline tema poolt esindatava kiirguse sagedusega. Seetõttu on peamine erinevus footoni ja kvanti vahel see, et footon on elementaarosake, samas kui kvant on kvantiteedi mõõt.
Lisaks on veel üks oluline erinevus footoni ja kvanti vahel see, et footon on oluline elektromagnetilise kiirguse kvantina, samas kui kvant on oluline kvantiteedi mõõtmiseks subatomilisel skaalal.
Kokkuvõte – Photon vs Quantum
Me võime kirjeldada kvanti kui kvantiteedi mõõtu, kuid footon ei ole kvantiteedi mõõt. Tegelikult võime footonit kirjeldada kui energiakvanti. Seega on peamine erinevus footoni ja kvanti vahel see, et footon on elementaarosake, samas kui kvant on kvantiteedi mõõt.
