Ключевое различие между фотоном и квантом заключается в том, что фотон является элементарной частицей, тогда как квант является мерой количества.
Фотон - это элементарная частица, а квант - дискретный пакет с запасенной в нем энергией. Фотон и квант - два очень важных понятия в современной физике. Кроме того, эти концепции широко используются в таких областях, как квантовая физика, квантовая химия, электромагнитная теория, оптика, физика элементарных частиц и т. д. Эти концепции также важны во многих реальных приложениях, таких как лазеры, микроскопия высокого разрешения, измерения молекулярных расстояния, квантовая криптография и фотохимия.
Что такое Фотон?
Фотон – это элементарная частица, не имеющая подструктуры. Элементарные частицы являются строительными блоками Вселенной; все остальные частицы сделаны из этих частиц. Фотоны относятся к категории элементарных бозонов. Альберт Эйнштейн - отец современной концепции фотонов. Он использовал эту концепцию для объяснения экспериментальных наблюдений, которые не соответствовали классической волновой модели света.
Фотон - это частица с нулевой массой покоя, но обладающая релятивистской массой. Кроме того, он не имеет электрического заряда. Кроме того, он не распадается самопроизвольно в пространстве. Более того, он движется со скоростью света в пространстве. Мы можем найти энергию фотона по формуле E=hf, где E - энергия, f - частота фотона, а h - постоянная Планка. Мы также можем представить это уравнение в форме E=hc/λ, где скорость света равна c, а λ - длина волны.
Рисунок 01: Когда электрон перемещается с высокого энергетического уровня на низкий энергетический уровень, испускается фотон (его энергия hv)
Кроме того, фотоны, как и все другие квантовые объекты, проявляют волновые и корпускулярные свойства. И эта двойственная корпускулярно-волновая природа является концепцией, которую мы называем корпускулярно-волновым дуализмом фотона. Фотоны испускаются во многих природных процессах; например, при ускорении заряда, при молекулярном, атомном или ядерном переходе на более низкий уровень, при аннигиляции частицы и соответствующей ей античастицы.
Что такое квант?
Термин «квант» происходит от латинского «quantus», означающего «сколько». Квант - это «дискретный пакет» с запасенной в нем энергией. Энергия материи не является непрерывной. Это означает, что передача любого количества энергии невозможна. Ученые обнаружили, что энергия квантуется и передается дискретными единицами (или пакетами) размером hf. Мы называем каждый из пакетов энергии «квантом».
Рисунок 02: Волновой пакет представляет собой квантовую частицу
Например, фотон - это отдельный квант света. Множественное число от кванта - это кванты. Макс Планк открыл понятие квантования. Он использовал эту концепцию для объяснения излучения нагретых объектов; мы называем это излучением черного тела.
В чем разница между фотоном и квантом?
Фотон - это наименьшее дискретное количество или квант электромагнитного излучения, в то время как квант - это дискретное количество энергии, пропорциональное по величине частоте излучения, которое он представляет. Следовательно, ключевое различие между фотоном и квантом заключается в том, что фотон - это элементарная частица, а квант - мера количества.
Более того, еще одно существенное различие между фотоном и квантом заключается в том, что фотон важен как квант электромагнитного излучения, в то время как квант важен для измерения количества на субатомном уровне.
Резюме – Фотон против Кванта
Мы можем описать квант как меру количества, но фотон не является мерой количества. Фактически мы можем описать фотон как квант энергии. Следовательно, ключевое различие между фотоном и квантом заключается в том, что фотон - это элементарная частица, а квант - мера количества.
