Klíčový rozdíl mezi fotonem a kvantem je ten, že foton je elementární částice, zatímco kvantum je měřítkem množství.
Foto je elementární částice, zatímco kvantum je diskrétní balíček s uloženou energií. Foton a kvantum jsou dva velmi důležité pojmy v moderní fyzice. Kromě toho jsou tyto koncepty široce užitečné v oblastech, jako je kvantová fyzika, kvantová chemie, elektromagnetická teorie, optika, fyzika částic atd. Tyto koncepty jsou také důležité v mnoha aplikacích v reálném světě, jako jsou LASERy, mikroskopie s vysokým rozlišením, měření molekulárních vzdálenosti, kvantová kryptografie a fotochemie.
Co je Photon?
Foto je elementární částice, která nemá substrukturu. Elementární částice jsou stavebními kameny vesmíru; všechny ostatní částice jsou vyrobeny z těchto částic. Fotony patří do kategorie elementárních bosonů. Albert Einstein je otcem moderního pojetí fotonů. Použil tento koncept k vysvětlení experimentálních pozorování, která se neslučovala s klasickým vlnovým modelem světla.
Foton je částice s nulovou klidovou hmotností, ale má relativistickou hmotnost. Navíc nemá žádný elektrický náboj. Kromě toho se v prostoru samovolně nerozkládá. Navíc se ve vesmíru pohybuje rychlostí světla. Energii fotonu můžeme najít pomocí E=hf, kde E je energie, f je frekvence fotonu a h je Plankova konstanta. Tuto rovnici můžeme dát také ve tvaru E=hc/λ, kde rychlost světla je c a λ je vlnová délka.
Obrázek 01: Když se elektron přesune z vysoké energetické hladiny na nízkou energetickou hladinu, je emitován foton (má vn energii)
Navíc fotony, stejně jako všechny ostatní kvantové objekty, vykazují vlnové a částicové vlastnosti. A tato duální vlna-částicová povaha je koncept, který nazýváme vlnově-částicová dualita fotonu. Fotony jsou emitovány v mnoha přírodních procesech; například při urychlování náboje, během molekulárního, atomového nebo jaderného přechodu na nižší úroveň a když jsou částice a její odpovídající antičástice v anihilaci.
Co je kvantové?
Pojem kvantové pochází z latinského „quantus“, což znamená „kolik“. Kvantum je „diskrétní balíček“s energií uloženou v něm. Energie hmoty není spojitá. To znamená, že přenos jakéhokoli množství energie není možný. Vědci zjistili, že energie je kvantována a přenáší se v diskrétních jednotkách (nebo paketech) o velikosti hf. Každý z balíčků energie nazýváme ‚kvanta‘.
Obrázek 02: Paket vlny představuje kvantovou částici
Například foton je jediné kvantum světla. Množné číslo kvanta je kvanta. Max Plank objevil koncept kvantování. Tento koncept použil k vysvětlení emise záření z ohřátých předmětů; tomu říkáme záření černého tělesa.
Jaký je rozdíl mezi fotonem a kvantem?
Foto je nejmenší diskrétní množství nebo kvantum elektromagnetického záření, zatímco kvantum je diskrétní množství energie úměrné velikosti frekvence záření, které představuje. Klíčový rozdíl mezi fotonem a kvantem je proto v tom, že foton je elementární částice, zatímco kvantum je měřítkem množství.
Další významný rozdíl mezi fotonem a kvantem je v tom, že foton je důležitý jako kvantum elektromagnetického záření, zatímco kvantum je důležité pro měření kvantity v subatomárním měřítku.
Shrnutí – Photon vs Quantum
Můžeme popsat kvantum jako míru kvantity, ale foton není o míře kvantity. Ve skutečnosti můžeme foton popsat jako kvantum energie. Klíčový rozdíl mezi fotonem a kvantem je tedy v tom, že foton je elementární částice, zatímco kvantum je mírou množství.
