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 s energijom pohranjenom u njemu. Foton i kvant dva su vrlo važna pojma u modernoj fizici. Nadalje, ovi koncepti su široko korisni u poljima kao što su kvantna fizika, kvantna kemija, elektromagnetska teorija, optika, fizika čestica itd. Ovi koncepti su također važni u mnogim stvarnim aplikacijama kao što su LASER, mikroskopija visoke rezolucije, mjerenja molekularnih udaljenosti, kvantna kriptografija i fotokemija.
Što je Photon?
Foton je elementarna čestica koja nema podstrukturu. Elementarne čestice su građevni blokovi svemira; sve ostale čestice su napravljene od tih čestica. Fotoni pripadaju kategoriji elementarnih bozona. Albert Einstein je otac modernog koncepta fotona. Upotrijebio je ovaj koncept kako bi objasnio eksperimentalna opažanja koja se nisu uklapala u klasični valni model svjetlosti.
Foton je čestica s nultom masom mirovanja, ali ima relativističku masu. Također, nema električni naboj. Osim toga, ne raspada se spontano u prostoru. Štoviše, u prostoru se kreće brzinom svjetlosti. Energiju fotona možemo pronaći pomoću E=hf, gdje je E energija, f je frekvencija fotona, a h je Plankova konstanta. Ovu jednadžbu također možemo dati u obliku E=hc/λ, gdje je brzina svjetlosti c, a λ valna duljina.
Slika 01: Kada se elektron pomakne s visoke razine energije na nisku razinu energije, emitira se foton (ima hv energiju)
Nadalje, fotoni, kao i svi drugi kvantni objekti, pokazuju svojstva slična valovima i česticama. A ova dualna valno-čestična priroda je koncept koji nazivamo valno-čestična dualnost fotona. Fotoni se emitiraju u mnogim prirodnim procesima; na primjer, kod ubrzavanja naboja, tijekom molekularnog, atomskog ili nuklearnog prijelaza na nižu razinu, i kad su čestica i njezina odgovarajuća antičestica u anihilaciji.
Što je Quantum?
Pojam kvant dolazi od latinskog 'quantus' što znači 'koliko'. Kvant je 'diskretni paket' s energijom pohranjenom u njemu. Energija materije nije kontinuirana. To znači da prijenos bilo koje količine energije nije moguć. Znanstvenici 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: Valni paket predstavlja kvantnu česticu
Na primjer, foton je jedan kvant svjetlosti. Množina riječi kvantum je kvanti. Max Plank otkrio je koncept kvantizacije. Koristio je ovaj koncept da objasni emisiju zračenja iz zagrijanih predmeta; ovo zovemo zračenje crnog tijela.
Koja je razlika između fotona i kvanta?
Foton je najmanja diskretna količina ili kvant elektromagnetskog zračenja dok je kvant diskretna količina energije proporcionalna veličini frekvenciji zračenja koju predstavlja. Stoga je ključna razlika između fotona i kvanta u tome što je foton elementarna čestica, dok je kvant mjera količine.
Štoviše, još jedna značajna razlika između fotona i kvanta je da je foton važan kao kvant elektromagnetskog zračenja dok je kvant važan za mjerenje količine na subatomskoj skali.
Sažetak – Foton protiv kvanta
Kvantum možemo opisati kao mjeru količine, ali foton nije mjera količine. Zapravo, foton možemo opisati kao kvant energije. Dakle, ključna razlika između fotona i kvanta je u tome što je foton elementarna čestica, dok je kvant mjera količine.
