Tofauti kuu kati ya fotoni na quantum ni kwamba fotoni ni chembe ya msingi, ilhali quantum ni kipimo cha wingi.
Photon ni chembe msingi ilhali quantum ni pakiti tofauti na nishati iliyohifadhiwa ndani yake. Photon na quantum ni dhana mbili muhimu sana katika fizikia ya kisasa. Zaidi ya hayo, dhana hizi ni muhimu sana katika nyanja kama vile fizikia ya quantum, kemia ya quantum, nadharia ya sumakuumeme, optics, fizikia ya chembe, n.k. Dhana hizi pia ni muhimu katika matumizi mengi ya ulimwengu halisi kama vile LASER, microscopy ya azimio la juu, vipimo vya molekuli. umbali, kriptografia ya kiasi, na kemia ya picha.
Photon ni nini?
Photon ni chembe msingi ambayo haina muundo mdogo. Chembe za msingi ni vitalu vya ujenzi wa ulimwengu; chembe nyingine zote zimetengenezwa kutokana na chembe hizi. Fotoni ni za kategoria ya vifuko vya msingi. Albert Einstein ndiye baba wa dhana ya kisasa ya fotoni. Alitumia dhana hii kueleza uchunguzi wa kimajaribio ambao haukulingana na modeli ya asili ya wimbi la mwanga.
Fotoni ni chembe yenye uzito sifuri, lakini ina wingi wa uwiano. Pia, haina malipo ya umeme. Kwa kuongezea, haiozi yenyewe kwenye nafasi. Zaidi ya hayo, inasonga kwa kasi ya mwanga katika nafasi. Tunaweza kupata nishati ya fotoni kwa E=hf, ambapo E ni nishati, f ni marudio ya fotoni na h ni ya kudumu ya Plank. Tunaweza pia kutoa mlinganyo huu katika umbo E=hc/λ, ambapo kasi ya mwanga ni c na λ ni urefu wa mawimbi.
Kielelezo 01: Elektroni Inaposogezwa kutoka Kiwango cha Juu cha Nishati hadi Kiwango cha Nishati ya Chini, Photoni Hutolewa (ina hv energy)
Aidha, fotoni, kama vitu vingine vyote vya quantum, huonyesha sifa zinazofanana na mawimbi na chembe. Na, asili hii ya chembe mbili ya mawimbi ni dhana tunayoiita uwili wa chembe-wimbi ya fotoni. Photoni hutolewa katika michakato mingi ya asili; kwa mfano, wakati wa kuongeza kasi ya chaji, wakati wa mpito wa molekuli, atomiki au nyuklia hadi kiwango cha chini, na wakati chembe na antiparticle inayolingana nayo ziko katika maangamizi.
Quantum ni nini?
Neno quantum linatokana na neno la Kilatini ‘quantus’ linalomaanisha ‘kiasi gani’. Kiasi ni 'pakiti tupu' na nishati iliyohifadhiwa ndani yake. Nishati ya jambo haiendelei. Hiyo ina maana uhamisho wa kiasi chochote cha nishati hauwezekani. Wanasayansi waligundua kuwa nishati huhesabiwa na huhamishwa katika vitengo tofauti (au pakiti) za saizi hf. Tunaita kila pakiti ya nishati kama 'quantum'.
Kielelezo 02: Pakiti ya Wimbi Inawakilisha Chembe Kiasi
Kwa mfano, fotoni ni kiasi kimoja cha mwanga. Wingi wa quantum ni quanta. Max Plank aligundua dhana ya quantization. Alitumia dhana hii kuelezea utoaji wa mionzi kutoka kwa vitu vyenye joto; hii tunaita mionzi nyeusi ya mwili.
Nini Tofauti Kati ya Photon na Quantum?
Photon ndio kiasi kidogo kabisa cha mionzi au quantum ya mionzi ya sumakuumeme ilhali quantum ni kiasi tofauti cha nishati sawia katika ukubwa wa marudio ya mionzi inayowakilisha. Kwa hivyo, tofauti kuu kati ya photon na quantum ni kwamba photon ni chembe ya msingi, ambapo quantum ni kipimo cha wingi.
Aidha, tofauti nyingine kubwa kati ya fotoni na quantum ni kwamba fotoni ni muhimu kama kiasi cha mionzi ya sumakuumeme huku quantum ni muhimu kupima wingi katika kipimo cha subatomic.
Muhtasari – Photon vs Quantum
Tunaweza kuelezea quantum kama kipimo cha wingi, lakini fotoni haihusu kipimo cha wingi. Kwa kweli, tunaweza kuelezea photon kama quantum ya nishati. Kwa hivyo, tofauti kuu kati ya fotoni na quantum ni kwamba fotoni ni chembe ya msingi, ambapo quantum ni kipimo cha wingi.
