A legfontosabb különbség a foton és a kvantum között az, hogy a foton elemi részecske, míg a kvantum a mennyiség mértéke.
A foton elemi részecske, míg a kvantum egy diszkrét csomag, amelyben energia tárolódik. A foton és a kvantum két nagyon fontos fogalom a modern fizikában. Ezenkívül ezek a fogalmak széles körben hasznosak olyan területeken, mint a kvantumfizika, kvantumkémia, elektromágneses elmélet, optika, részecskefizika stb. Ezek a fogalmak számos valós alkalmazásban is fontosak, mint például a lézerek, a nagy felbontású mikroszkóp, a molekuláris mérések távolságok, kvantumkriptográfia és fotokémia.
Mi az a foton?
A foton egy elemi részecske, amelynek nincs alstruktúrája. Az elemi részecskék a világegyetem építőkövei; az összes többi részecske ezekből a részecskékből készül. A fotonok az elemi bozonok kategóriájába tartoznak. Albert Einstein a fotonok modern fogalmának atyja. Ezzel a koncepcióval magyarázta azokat a kísérleti megfigyeléseket, amelyek nem illeszkedtek a fény klasszikus hullámmodelljéhez.
A foton nulla nyugalmi tömegű részecske, de relativisztikus tömege van. Ráadásul nincs elektromos töltése. Emellett nem bomlik spontán módon a térben. Ráadásul fénysebességgel mozog a térben. A foton energiáját E=hf értékkel találhatjuk meg, ahol E az energia, f a foton frekvenciája és h a Plank-állandó. Ezt az egyenletet E=hc/λ formában is megadhatjuk, ahol a fénysebesség c, λ pedig a hullámhossz.
01. ábra: Amikor egy elektron magas energiaszintről alacsony energiaszintre mozog, foton bocsát ki (van hv energiája)
Továbbá a fotonok, mint minden más kvantumobjektum, hullámszerű és részecskeszerű tulajdonságokat mutatnak. És ez a kettős hullám-részecske természet az a koncepció, amelyet a foton hullám-részecske kettősségének nevezünk. Számos természetes folyamat során fotonok bocsátanak ki; például töltés gyorsításakor, molekuláris, atomi vagy nukleáris átmenet során egy alacsonyabb szintre, és amikor egy részecske és a megfelelő antirészecske megsemmisülésben van.
Mi az a kvantum?
A kvantum kifejezés a latin „quantus” szóból származik, ami „mennyit” jelent. A kvantum egy „diszkrét csomag”, amelyben energiát tárolnak. Az anyag energiája nem folyamatos. Ez azt jelenti, hogy semmilyen mennyiségű energia átvitele nem lehetséges. A tudósok felfedezték, hogy az energia kvantálva van, és hf méretű diszkrét egységekben (vagy csomagokban) továbbítja. Mindegyik energiacsomagot „kvantumnak” nevezzük.
02. ábra: A hullámcsomag egy kvantumrészecskét ábrázol
Például a foton egyetlen fénykvantum. A kvantum többes száma a kvantum. Max Plank felfedezte a kvantálás fogalmát. Ezzel a fogalommal magyarázta a fűtött tárgyak sugárzásának kibocsátását; ezt fekete test sugárzásnak nevezzük.
Mi a különbség a foton és a kvantum között?
A foton az elektromágneses sugárzás legkisebb diszkrét mennyisége vagy kvantuma, míg a kvantum az általa képviselt sugárzás frekvenciájával arányos diszkrét energiamennyiség. Ezért a legfontosabb különbség a foton és a kvantum között az, hogy a foton elemi részecske, míg a kvantum a mennyiség mértéke.
Sőt, egy másik jelentős különbség a foton és a kvantum között az, hogy a foton az elektromágneses sugárzás kvantumjaként, míg a kvantum a szubatomi skálán történő mennyiségméréshez.
Összefoglaló – Photon vs Quantum
Leírhatjuk a kvantumot mennyiségmértékként, de a foton nem a mennyiség mértékéről szól. Valójában a fotont energiakvantumként írhatjuk le. Ezért a legfontosabb különbség a foton és a kvantum között az, hogy a foton elemi részecske, míg a kvantum a mennyiség mértéke.
