Het belangrijkste verschil tussen foton en kwantum is dat foton een elementair deeltje is, terwijl kwantum een hoeveelheidsmaat is.
Foton is een elementair deeltje, terwijl kwantum een discreet pakket is waarin energie is opgeslagen. Foton en kwantum zijn twee zeer belangrijke concepten in de moderne natuurkunde. Bovendien zijn deze concepten op grote schaal bruikbaar op gebieden zoals kwantumfysica, kwantumchemie, elektromagnetische theorie, optica, deeltjesfysica, enz. Deze concepten zijn ook belangrijk in veel real-world toepassingen zoals LASER's, hoge resolutie microscopie, metingen van moleculaire afstanden, kwantumcryptografie en fotochemie.
Wat is Photon?
Foton is een elementair deeltje dat geen onderbouw heeft. Elementaire deeltjes zijn de bouwstenen van het universum; alle andere deeltjes zijn gemaakt van deze deeltjes. Fotonen behoren tot de categorie van elementaire bosonen. Albert Einstein is de vader van het moderne concept van fotonen. Hij gebruikte dit concept om experimentele waarnemingen te verklaren die niet pasten in het klassieke golfmodel van licht.
Een foton is een deeltje met een rustmassa van nul, maar het heeft een relativistische massa. Het heeft ook geen elektrische lading. Bovendien vergaat het niet spontaan in de ruimte. Bovendien beweegt het met de snelheid van het licht in de ruimte. We kunnen de energie van een foton vinden met E=hf, waarbij E energie is, f de frequentie van het foton en h de constante van de plank. We kunnen deze vergelijking ook in de vorm E=hc/λ geven, waarbij de lichtsnelheid c is en λ de golflengte.
Figuur 01: Wanneer een elektron van een hoog energieniveau naar een laag energieniveau gaat, wordt een foton uitgezonden (het heeft hv-energie)
Bovendien vertonen fotonen, net als alle andere kwantumobjecten, golfachtige en deeltjesachtige eigenschappen. En deze dualiteit van golven en deeltjes is het concept dat we de dualiteit van golven en deeltjes van een foton noemen. Bij veel natuurlijke processen worden fotonen uitgezonden; bijvoorbeeld bij het versnellen van een lading, tijdens een moleculaire, atomaire of nucleaire overgang naar een lager niveau, en wanneer een deeltje en het bijbehorende antideeltje in annihilatie zijn.
Wat is Quantum?
De term kwantum komt van het Latijnse 'quantus' dat 'hoeveel' betekent. Een kwantum is 'een discreet pakket' waarin energie is opgeslagen. De energie van materie is niet continu. Dat betekent dat de overdracht van enige hoeveelheid energie niet mogelijk is. Wetenschappers ontdekten dat energie wordt gekwantiseerd en wordt overgedragen in discrete eenheden (of pakketten) van de grootte hf. We noemen elk van de energiepakketten 'een kwantum'.
Figuur 02: Een golfpakket vertegenwoordigt een kwantumdeeltje
Een foton is bijvoorbeeld een enkel lichtkwantum. Het meervoud van kwantum is quanta. Max Plank ontdekte het concept van kwantisatie. Hij gebruikte dit concept om de emissie van straling van verwarmde objecten te verklaren; we noemen dit zwarte lichaamsstraling.
Wat is het verschil tussen foton en kwantum?
Foton is de kleinste discrete hoeveelheid of kwantum van elektromagnetische straling, terwijl kwantum een discrete hoeveelheid energie is die in grootte evenredig is met de frequentie van de straling die het vertegenwoordigt. Daarom is het belangrijkste verschil tussen foton en kwantum dat foton een elementair deeltje is, terwijl kwantum een hoeveelheidsmaat is.
Bovendien is een ander significant verschil tussen foton en kwantum dat het foton belangrijk is als een kwantum van elektromagnetische straling, terwijl kwantum belangrijk is om de hoeveelheid op subatomaire schaal te meten.
Samenvatting – Foton vs Quantum
We kunnen kwantum omschrijven als een hoeveelheidsmaat, maar een foton gaat niet over een hoeveelheidsmaat. In feite kunnen we foton omschrijven als een kwantum van energie. Daarom is het belangrijkste verschil tussen foton en kwantum dat foton een elementair deeltje is, terwijl kwantum een hoeveelheidsmaat is.
