Erinevus footoni ja kvandi vahel

võtme erinevus footoni ja kvandi vahel on see footon on elementaarosake, kvant on aga kvantiteet.

Foton on elementaarosake, kvant aga diskreetne pakett, millesse on salvestatud energia. Foton ja kvant on kaasaegses füüsikas kaks väga olulist mõistet. Lisaks on need mõisted laialdaselt kasulikud sellistes valdkondades nagu kvantfüüsika, kvantkeemia, elektromagnetiline teooria, optika, osakeste füüsika jne. Need mõisted on olulised ka paljudes reaalsetes rakendustes, näiteks LASERid, kõrgresolutsiooniga mikroskoopia, molekulaarmõõtmised kaugused, kvantkrüptograafia ja fotokeemia.

SISU

1. Ülevaade ja peamised erinevused
2. Mis on footon 
3. Mis on kvant 
4. Kõrvuti võrdlus - tabelina foton vs kvant
5. Kokkuvõte

Mis on foton?

Foton on elementaarosake, millel puudub alamstruktuur. Elementaarsed osakesed on universumi ehitusplokid; kõik ülejäänud osakesed on valmistatud nendest osakestest. Footonid kuuluvad elementaarsete bosonite kategooriasse. Albert Einstein on tänapäevase footonite kontseptsiooni isa. Ta kasutas seda mõistet eksperimentaalsete vaatluste selgitamiseks, mis ei sobinud valguse klassikalise lainemudeliga.

Foton on osake, mille puhkemass on null, kuid sellel on relativistlik mass. Samuti pole sellel elektrilaengut. Pealegi ei lagune see ruumis spontaanselt. Pealegi liigub see ruumis valguse kiirusel. Footoni energia leiame E = hf abil, kus E on energia, f on footoni sagedus ja h on Planki konstant. Võime selle võrrandi anda ka kujul E = hc / λ, kus valguse kiirus on c ja λ on lainepikkus.

Joonis 01: Kui elektron liigub kõrgelt energiatasemelt madalale energiatasandile, eraldub footon (sellel on hv energiat)

Lisaks on footonitel, nagu kõigil teistel kvantobjektidel, laine- ja osakeste sarnased omadused. Ja see kahe laineosakese olemus on mõiste, mida me kutsume footoni laineosakeste duaalsuseks. Footonid eralduvad paljudes looduslikes protsessides; näiteks laengu kiirendamisel, molekulide, aatomite või tuumade üleminekul madalamale tasemele ja kui osake ja selle vastavad antiosakesed hävivad.

Mis on kvant?

Mõiste quantum pärineb ladina keelest "quantus", mis tähendab "kui palju". Kvant on diskreetne pakk, millesse on salvestatud energiat. Aine energia ei ole pidev. See tähendab, et mis tahes energiakoguse ülekandmine pole võimalik. Teadlased avastasid, et energia kvantiseeritakse ja see kandub üle diskreetsete ühikute (või pakettide) suurusega hf. Kutsume kõiki energiapakette kvantiks.

Joonis 02: lainepakett tähistab kvantosaket 

Näiteks footon on üksik valguse kvant. Kvantarv on kvant. Max Plank avastas kvantimise mõiste. Ta kasutas seda mõistet kuumutatud objektide kiirgusemissioonide selgitamiseks; me kutsume seda musta keha kiirguseks.

Mis vahe on footonil ja kvantil??

Foton on väikseim elektromagnetilise kiirguse diskreetne kogus või kvant, samas kui kvant on diskreetne energiakogus, mis on proportsionaalne selle kiirguse sagedusega. Seetõttu on footoni ja kvandi peamine erinevus selles, et footon on elementaarosake, kvant on aga kvantiteet.

Veel üks oluline erinevus footoni ja kvandi vahel on see, et footon on oluline elektromagnetilise kiirguse kvant, samas kui kvant on oluline kvantiteedi mõõtmiseks alaatomilisel skaalal.

Kokkuvõte - Photon vs Quantum

Kvanti võime kirjeldada kui kvantiteedi mõõtu, kuid footon ei tähenda kvantiteedi mõõtu. Tegelikult võime footonit kirjeldada kui energia kvanti. Seega on footoni ja kvandi peamine erinevus selles, et footon on elementaarosake, kvant on aga kvantiteet.

Viide:

1. Jones, Andrew Zimmerman. "Mis on footon füüsikas?" ThoughtCo, 3. september 2018, saadaval siin.

Pilt viisakalt:

1. “AtomicLineSpEm” (CC BY-SA 3.0) Commonsi Wikimedia kaudu
2. Thierry Dugnolle “Wavelet” - Omad tööd (CC BY-SA 3.0) Commonsi Wikimedia kaudu