Η βασική διαφορά μεταξύ φωτονίου και κβαντικού είναι ότι το φωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο, ενώ το κβάντο είναι ένα μέτρο της ποσότητας.
Το φωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο ενώ το κβαντικό είναι ένα διακριτό πακέτο με ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτό. Το φωτόνιο και το κβάντο είναι δύο πολύ σημαντικές έννοιες στη σύγχρονη φυσική. Επιπλέον, αυτές οι έννοιες είναι ευρέως χρήσιμες σε πεδία όπως η κβαντική φυσική, η κβαντική χημεία, η ηλεκτρομαγνητική θεωρία, η οπτική, η σωματιδιακή φυσική κ.λπ. αποστάσεις, κβαντική κρυπτογραφία και φωτοχημεία.
Τι είναι το Photon;
Το φωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο που δεν έχει υποδομή. Τα στοιχειώδη σωματίδια είναι τα δομικά στοιχεία του σύμπαντος. Όλα τα άλλα σωματίδια κατασκευάζονται από αυτά τα σωματίδια. Τα φωτόνια ανήκουν στην κατηγορία των στοιχειωδών μποζονίων. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είναι ο πατέρας της σύγχρονης έννοιας των φωτονίων. Χρησιμοποίησε αυτή την ιδέα για να εξηγήσει πειραματικές παρατηρήσεις που δεν ταίριαζαν με το κλασικό κυματικό μοντέλο φωτός.
Ένα φωτόνιο είναι ένα σωματίδιο με μηδενική μάζα ηρεμίας, αλλά έχει σχετικιστική μάζα. Επίσης, δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο. Άλλωστε δεν χαλάει αυθόρμητα στο χώρο. Επιπλέον, κινείται με την ταχύτητα του φωτός στο διάστημα. Μπορούμε να βρούμε την ενέργεια ενός φωτονίου με E=hf, όπου E είναι ενέργεια, f είναι η συχνότητα του φωτονίου και h η σταθερά της Σανίδας. Μπορούμε επίσης να δώσουμε αυτήν την εξίσωση με τη μορφή E=hc/λ, όπου η ταχύτητα του φωτός είναι c και το λ είναι μήκος κύματος.
Εικόνα 01: Όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από ένα επίπεδο υψηλής ενέργειας σε ένα επίπεδο χαμηλής ενέργειας, ένα φωτόνιο εκπέμπεται (έχει ενέργεια hv)
Επιπλέον, τα φωτόνια, όπως όλα τα άλλα κβαντικά αντικείμενα, παρουσιάζουν κυματοειδείς και σωματιδιακές ιδιότητες. Και, αυτή η φύση διπλού κύματος-σωματιδίου είναι η έννοια που ονομάζουμε δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου ενός φωτονίου. Τα φωτόνια εκπέμπονται σε πολλές φυσικές διεργασίες. για παράδειγμα, κατά την επιτάχυνση ενός φορτίου, κατά τη διάρκεια μιας μοριακής, ατομικής ή πυρηνικής μετάβασης σε χαμηλότερο επίπεδο και όταν ένα σωματίδιο και το αντίστοιχο αντισωματίδιο του βρίσκονται σε εκμηδενισμό.
Τι είναι το Quantum;
Ο όρος quantum προέρχεται από το λατινικό «quantus» που σημαίνει «πόσο». Ένα κβάντο είναι «ένα διακριτό πακέτο» με ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτό. Η ενέργεια της ύλης δεν είναι συνεχής. Αυτό σημαίνει ότι η μεταφορά οποιασδήποτε ποσότητας ενέργειας δεν είναι δυνατή. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η ενέργεια κβαντίζεται και μεταφέρεται σε διακριτές μονάδες (ή πακέτα) μεγέθους hf. Ονομάζουμε κάθε ένα από τα πακέτα ενέργειας ως «κβάντο».
Εικόνα 02: Ένα κυματικό πακέτο αντιπροσωπεύει ένα κβαντικό σωματίδιο
Για παράδειγμα, ένα φωτόνιο είναι ένα ενιαίο κβάντο φωτός. Ο πληθυντικός του κβαντικού είναι κβάντα. Ο Max Plank ανακάλυψε την έννοια της κβαντοποίησης. Χρησιμοποίησε αυτή την έννοια για να εξηγήσει την εκπομπή ακτινοβολίας από θερμαινόμενα αντικείμενα. αυτό το ονομάζουμε ακτινοβολία μαύρου σώματος.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φωτονίου και κβαντικού;
Το φωτόνιο είναι η μικρότερη διακριτή ποσότητα ή κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ενώ το κβάντο είναι μια διακριτή ποσότητα ενέργειας ανάλογη σε μέγεθος με τη συχνότητα της ακτινοβολίας που αντιπροσωπεύει. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ φωτονίου και κβαντικού είναι ότι το φωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο, ενώ το κβάντο είναι ένα μέτρο της ποσότητας.
Επιπλέον, μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ φωτονίου και κβαντικού είναι ότι το φωτόνιο είναι σημαντικό ως κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ενώ το κβάντο είναι σημαντικό για τη μέτρηση της ποσότητας στην υποατομική κλίμακα.
Σύνοψη – Photon vs Quantum
Μπορούμε να περιγράψουμε το κβάντο ως μέτρο ποσότητας, αλλά ένα φωτόνιο δεν είναι ένα μέτρο ποσότητας. Στην πραγματικότητα, μπορούμε να περιγράψουμε το φωτόνιο ως ένα κβάντο ενέργειας. Ως εκ τούτου, η βασική διαφορά μεταξύ φωτονίου και κβαντικού είναι ότι το φωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο, ενώ το κβάντο είναι ένα μέτρο της ποσότητας.
