تفاوت اصلی بین فوتون و الکترون این است که فوتون بسته ای از انرژی است در حالی که الکترون یک جرم است.
الکترون یک ذره زیر اتمی است که تقریباً در همه چیز نقش حیاتی دارد. فوتون یک بسته مفهومی انرژی است که در مکانیک کوانتومی بسیار مهم است. الکترون و فوتون دو مفهومی هستند که با توسعه مکانیک کوانتومی توسعه زیادی پیدا کردند. داشتن درک صحیح از این مفاهیم، درک درست رشته مکانیک کوانتومی، مکانیک کلاسیک و زمینه های مرتبط حیاتی است.
فوتون چیست؟
فوتون موضوعی است که ما در مکانیک موج به آن می پردازیم.در تئوری کوانتومی، می‌توان مشاهده کرد که امواج دارای خواص ذره‌ای نیز هستند. فوتون ذره موج است. این مقدار انرژی ثابتی است که فقط به فرکانس موج بستگی دارد. ما می توانیم انرژی فوتون را با معادله E=hf بدست آوریم، که در آن E انرژی فوتون، h ثابت پلانک، و f فرکانس موج است.
شکل 01: حرکت فوتون به عنوان تابش الکترومغناطیسی
ما می توانیم فوتون ها را به عنوان بسته های انرژی در نظر بگیریم. با توسعه نسبیت، دانشمندان دریافتند که امواج نیز جرم دارند. به این دلیل است که امواج در برهمکنش با ماده مانند ذرات رفتار می کنند. با این حال، جرم مابقی فوتون صفر است. هنگامی که یک فوتون با سرعت نور در حال حرکت است، دارای جرم نسبیتی E/C2 است که E انرژی فوتون و C سرعت نور در خلاء است.
الکترون چیست؟
یک اتم از هسته ای تشکیل شده است که بار مثبت دارد و تقریباً تمام جرم و الکترون هایی که به دور هسته می چرخند را در خود دارد. این الکترون ها دارای بار منفی هستند و در مقایسه با هسته دارای جرم بسیار کمی هستند. جرم سکون یک الکترون 9.11 x 10-31کیلوگرم است. کیلوگرم
الکترون در فرمیون های خانواده ذرات زیر اتمی قرار می گیرد. علاوه بر این، آنها دارای مقادیر نیمه صحیح به عنوان اسپین هستند. اسپین خاصیتی است که تکانه زاویه ای الکترون را توصیف می کند. نظریه کلاسیک الکترون، الکترون را ذره‌ای توصیف می‌کند که به دور هسته می‌چرخد. با این حال، با توسعه مکانیک کوانتومی، می‌توانیم ببینیم که الکترون نیز می‌تواند مانند یک موج رفتار کند.
شکل 02: الکترون (قرمز) و هسته اتمی (به رنگ آبی) در اتم هیدروژن
بعلاوه، الکترون دارای سطوح انرژی خاصی است. اکنون می‌توانیم مدار الکترون را به عنوان تابع احتمال یافتن الکترون در اطراف هسته تعریف کنیم. دانشمندان به این نتیجه رسیدند که الکترون هم به صورت موج و هم ذره رفتار می کند. هنگامی که یک الکترون در حال حرکت را در نظر می گیریم، برخی از ویژگی های موج نسبت به خواص ذره برجسته می شوند. وقتی فعل و انفعالات را در نظر می گیریم، ویژگی های ذرات از خواص موجی برجسته تر است. الکترون دارای بار 1.602×10-19 C است. این کمترین مقدار شارژی است که هر سیستمی می تواند بدست آورد. علاوه بر این، همه بارهای دیگر ضرب بار واحد الکترون هستند.
تفاوت بین فوتون و الکترون چیست؟
فوتون نوعی ذره بنیادی است که به عنوان حامل انرژی عمل می کند، اما الکترون یک ذره زیر اتمی است که در همه اتم ها وجود دارد. تفاوت اصلی بین فوتون و الکترون در این است که فوتون یک بسته انرژی است در حالی که الکترون یک جرم است.علاوه بر این، فوتون جرم سکون ندارد، اما الکترون دارای جرم سکون است. به عنوان یکی دیگر از تفاوت های مهم بین فوتون و الکترون، فوتون می تواند با سرعت نور حرکت کند، اما برای یک الکترون، از نظر تئوری بدست آوردن سرعت نور غیرممکن است.
علاوه بر این، تفاوت بیشتر بین فوتون و الکترون این است که فوتون خواص موج بیشتری را نشان می دهد در حالی که الکترون خواص ذرات بیشتری را نشان می دهد. در زیر یک اینفوگرافیک در مورد تفاوت بین فوتون و الکترون آمده است.
خلاصه - فوتون در مقابل الکترون
فوتون یک ذره بنیادی است، و ما می توانیم آن را به عنوان یک بسته انرژی توصیف کنیم در حالی که الکترون یک ذره زیر اتمی است که جرم دارد. بنابراین، می توان گفت که تفاوت اصلی بین فوتون و الکترون این است که فوتون بسته ای از انرژی است در حالی که الکترون یک جرم است.
