Ključna razlika između fotona i kvanta je u tome što je foton elementarna čestica, dok je kvant mjera količine.
Foton je elementarna čestica dok je kvant diskretni paket sa energijom pohranjenom u njemu. Foton i kvant su dva vrlo važna pojma u modernoj fizici. Nadalje, ovi koncepti su široko korisni u poljima kao što su kvantna fizika, kvantna hemija, elektromagnetska teorija, optika, fizika čestica, itd. Ovi koncepti su također važni u mnogim primjenama u stvarnom svijetu kao što su LASER, mikroskopija visoke rezolucije, mjerenja molekularnih udaljenosti, kvantna kriptografija i fotohemija.
Šta je Photon?
Foton je elementarna čestica koja nema podstrukturu. Elementarne čestice su građevni blokovi univerzuma; sve ostale čestice su napravljene od ovih čestica. Fotoni spadaju u kategoriju elementarnih bozona. Albert Ajnštajn je otac modernog koncepta fotona. Koristio je ovaj koncept da objasni eksperimentalna zapažanja koja se ne uklapaju u klasični talasni model svjetlosti.
Foton je čestica sa nultom masom mirovanja, ali ima relativističku masu. Takođe, nema električni naboj. Osim toga, ne propada spontano u prostoru. Štaviše, kreće se brzinom svjetlosti u svemiru. Energiju fotona možemo pronaći pomoću E=hf, gdje je E energija, f je frekvencija fotona, a h Plankova konstanta. Ovu jednačinu možemo dati i u obliku E=hc/λ, gdje je brzina svjetlosti c, a λ talasna dužina.
Slika 01: Kada se elektron pomakne sa visokog energetskog nivoa na niskoenergetski nivo, emituje se foton (ima hv energiju)
Štaviše, fotoni, kao i svi drugi kvantni objekti, pokazuju svojstva nalik na talase i čestice. I, ova dualna priroda talasa-čestica je koncept koji nazivamo dualitet talasa-čestica fotona. Fotoni se emituju u mnogim prirodnim procesima; na primjer, kada se ubrzava naboj, tokom molekularne, atomske ili nuklearne tranzicije na niži nivo, i kada su čestica i njena odgovarajuća antičestica u anihilaciji.
Šta je Quantum?
Izraz quantum dolazi od latinskog 'quantus' što znači 'koliko'. Kvant je 'diskretni paket' sa energijom pohranjenom u njemu. Energija materije nije kontinuirana. To znači da prijenos bilo koje količine energije nije moguć. Naučnici su otkrili da je energija kvantizirana i da se prenosi u diskretnim jedinicama (ili paketima) veličine hf. Svaki od paketa energije nazivamo 'kvantom'.
Slika 02: Paket talasa predstavlja kvantnu česticu
Na primjer, foton je jedan kvant svjetlosti. Množina kvanta je kvanti. Max Plank je otkrio koncept kvantizacije. Koristio je ovaj koncept da objasni emisiju zračenja iz zagrijanih objekata; ovo zovemo zračenje crnog tijela.
Koja je razlika između fotona i kvanta?
Foton je najmanja diskretna količina ili kvant elektromagnetnog zračenja, dok je kvant diskretna količina energije proporcionalna po veličini frekvenciji zračenja koju predstavlja. Stoga je ključna razlika između fotona i kvanta ta što je foton elementarna čestica, dok je kvant mjera količine.
Štaviše, još jedna značajna razlika između fotona i kvanta je ta što je foton važan kao kvant elektromagnetnog zračenja dok je kvant važan za mjerenje količine na subatomskoj skali.
Sažetak – Photon vs Quantum
Možemo opisati kvant kao mjeru količine, ali foton nije mjera količine. U stvari, foton možemo opisati kao kvant energije. Stoga je ključna razlika između fotona i kvanta ta što je foton elementarna čestica, dok je kvant mjera količine.
