تفاوت اصلی بین فوتون و کوانتوم در این است که فوتون یک ذره بنیادی است، در حالی که کوانتوم اندازه گیری کمیت است.
فوتون یک ذره بنیادی است در حالی که کوانتوم یک بسته مجزا با انرژی ذخیره شده در آن است. فوتون و کوانتوم دو مفهوم بسیار مهم در فیزیک مدرن هستند. علاوه بر این، این مفاهیم به طور گسترده در زمینه هایی مانند فیزیک کوانتومی، شیمی کوانتومی، نظریه الکترومغناطیسی، اپتیک، فیزیک ذرات و غیره مفید هستند. این مفاهیم همچنین در بسیاری از کاربردهای دنیای واقعی مانند لیزر، میکروسکوپ با وضوح بالا، اندازه گیری مولکولی مهم هستند فاصله ها، رمزنگاری کوانتومی و فتوشیمی.
فوتون چیست؟
فوتون یک ذره بنیادی است که زیرساخت ندارد. ذرات بنیادی اجزای سازنده جهان هستند. تمام ذرات دیگر از این ذرات ساخته شده اند. فوتون ها از دسته بوزون های ابتدایی هستند. آلبرت اینشتین پدر مفهوم مدرن فوتون است. او از این مفهوم برای توضیح مشاهدات تجربی استفاده کرد که با مدل موج کلاسیک نور مطابقت نداشتند.
فوتون ذره ای با جرم سکون صفر است، اما دارای جرم نسبیتی است. همچنین شارژ الکتریکی ندارد. علاوه بر این، خود به خود در فضا پوسیده نمی شود. علاوه بر این، با سرعت نور در فضا حرکت می کند. انرژی فوتون را با E=hf می‌توانیم پیدا کنیم که E انرژی، f فرکانس فوتون و h ثابت پلانک است. همچنین می‌توانیم این معادله را به شکل E=hc/λ ارائه دهیم که سرعت نور c و λ طول موج است.
شکل 01: هنگامی که یک الکترون از سطح انرژی بالا به سطح انرژی کم حرکت می کند، فوتون ساطع می شود (انرژی hv دارد)
علاوه بر این، فوتون ها، مانند سایر اجسام کوانتومی، خواص موج مانند و ذره مانند از خود نشان می دهند. و این ماهیت موج-ذره دوگانه مفهومی است که ما آن را دوگانگی موج-ذره فوتون می نامیم. فوتون ها در بسیاری از فرآیندهای طبیعی ساطع می شوند. به عنوان مثال، هنگام شتاب دادن به یک بار، در طول انتقال مولکولی، اتمی یا هسته ای به سطح پایین تر، و زمانی که یک ذره و پاد ذره مربوطه آن در حال نابودی هستند.
کوانتوم چیست؟
اصطلاح کوانتوم از کلمه لاتین "quantus" به معنای "چقدر" گرفته شده است. کوانتوم یک بسته مجزا با انرژی ذخیره شده در آن است. انرژی ماده پیوسته نیست. یعنی انتقال هر مقدار انرژی امکان پذیر نیست. دانشمندان کشف کردند که انرژی کوانتیزه می شود و در واحدها (یا بسته های) گسسته به اندازه hf منتقل می شود.ما هر یک از بسته های انرژی را "کوانتوم" می نامیم.
شکل 02: یک بسته موج یک ذره کوانتومی را نشان می دهد
برای مثال، فوتون یک کوانتوم نور است. جمع کوانتوم کوانتوم است. ماکس پلانک مفهوم کوانتیزاسیون را کشف کرد. او از این مفهوم برای توضیح انتشار تشعشعات از اجسام گرم شده استفاده کرد. ما به این تابش جسم سیاه می گوییم.
تفاوت بین فوتون و کوانتوم چیست؟
فوتون کوچکترین مقدار یا کوانتوم گسسته تابش الکترومغناطیسی است در حالی که کوانتوم کمیت گسسته ای از انرژی است که از نظر قدر متناسب با فرکانس تابشی است که نشان می دهد. بنابراین، تفاوت اصلی بین فوتون و کوانتوم در این است که فوتون یک ذره بنیادی است، در حالی که کوانتوم اندازه گیری کمیت است.
علاوه بر این، یکی دیگر از تفاوت های مهم بین فوتون و کوانتوم این است که فوتون به عنوان کوانتوم تابش الکترومغناطیسی مهم است در حالی که کوانتوم برای اندازه گیری کمیت در مقیاس زیراتمی مهم است.
خلاصه - فوتون در مقابل کوانتوم
می‌توانیم کوانتوم را به‌عنوان اندازه‌گیری کمیت توصیف کنیم، اما فوتون اندازه‌گیری کمیت نیست. در واقع، ما می توانیم فوتون را به عنوان یک کوانتوم انرژی توصیف کنیم. از این رو، تفاوت اصلی بین فوتون و کوانتوم در این است که فوتون یک ذره بنیادی است، در حالی که کوانتوم اندازه گیری کمیت است.
