Den viktigaste skillnaden mellan foton och kvant är att foton är en elementarpartikel, medan kvant är ett mått på kvantitet.
Photon är en elementarpartikel medan quantum är ett diskret paket med energi lagrad i det. Foton och kvant är två mycket viktiga begrepp inom modern fysik. Dessutom är dessa begrepp användbara inom områden som kvantfysik, kvantkemi, elektromagnetisk teori, optik, partikelfysik, etc. Dessa begrepp är också viktiga i många verkliga tillämpningar som LASER, högupplöst mikroskopi, mätningar av molekylärer. avstånd, kvantkryptografi och fotokemi.
Vad är Photon?
Foton är en elementarpartikel som inte har en understruktur. Elementarpartiklar är universums byggstenar; alla andra partiklar är gjorda av dessa partiklar. Fotoner tillhör kategorin elementära bosoner. Albert Einstein är fadern till det moderna begreppet fotoner. Han använde detta koncept för att förklara experimentella observationer som inte passade med den klassiska vågmodellen av ljus.
En foton är en partikel med noll vilomassa, men den har en relativistisk massa. Dessutom har den ingen elektrisk laddning. Dessutom förfaller det inte spontant i rymden. Dessutom rör den sig med ljusets hastighet i rymden. Vi kan hitta energin för en foton med E=hf, där E är energi, f är fotonens frekvens och h är Plankens konstant. Vi kan också ge denna ekvation i formen E=hc/λ, där ljusets hastighet är c och λ är våglängd.
Figur 01: När en elektron rör sig från en hög energinivå till en lågenerginivå sänds en foton ut (den har hv-energi)
Dessutom uppvisar fotoner, precis som alla andra kvantobjekt, vågliknande och partikelliknande egenskaper. Och denna dubbla våg-partikelnatur är konceptet vi kallar våg-partikeldualitet av en foton. Fotoner emitteras i många naturliga processer; till exempel när en laddning accelereras, under en molekylär, atomär eller nukleär övergång till en lägre nivå, och när en partikel och dess motsvarande antipartikel är i förintelse.
Vad är Quantum?
Begreppet quantum kommer från latinets 'quantus' som betyder 'hur mycket'. Ett kvantum är "ett diskret paket" med energi lagrad i det. Materiens energi är inte kontinuerlig. Det betyder att överföring av någon mängd energi inte är möjlig. Forskare upptäckte att energi kvantiseras och den överförs i diskreta enheter (eller paket) av storleken hf. Vi kallar vart och ett av energipaketen som "ett kvantum".
Figur 02: Ett vågpaket representerar en kvantpartikel
En foton är till exempel ett enda ljuskvantum. Pluralis av quantum är quanta. Max Plank upptäckte begreppet kvantisering. Han använde detta koncept för att förklara emissionen av strålning från uppvärmda föremål; vi kallar detta svart kroppsstrålning.
Vad är skillnaden mellan foton och kvantum?
Foton är den minsta diskreta mängden eller kvantumet av elektromagnetisk strålning medan kvantum är en diskret energimängd som är proportionell i storlek mot frekvensen av strålningen den representerar. Därför är den viktigaste skillnaden mellan foton och kvant att foton är en elementär partikel, medan kvant är ett mått på kvantitet.
Dessutom är en annan signifikant skillnad mellan foton och kvantum att fotonen är viktig som ett kvantum av elektromagnetisk strålning medan kvant är viktigt för att mäta kvantitet på subatomär skala.
Sammanfattning – Photon vs Quantum
Vi kan beskriva kvantum som ett mått på kvantitet, men en foton handlar inte om ett mått på kvantitet. Faktum är att vi kan beskriva foton som ett energikvantum. Därför är den viktigaste skillnaden mellan foton och kvant att foton är en elementarpartikel, medan kvant är ett mått på kvantitet.
