Diferença entre fóton e quantum

o diferença chave entre fóton e quantum é que o fóton é uma partícula elementar, enquanto o quantum é uma medida da quantidade.

O fóton é uma partícula elementar, enquanto o quantum é um pacote discreto com energia armazenada nele. Fóton e quantum são dois conceitos muito importantes na física moderna. Além disso, esses conceitos são úteis em campos como física quântica, química quântica, teoria eletromagnética, óptica, física de partículas, etc. Esses conceitos também são importantes em muitas aplicações do mundo real, como LASERs, microscopia de alta resolução, medições de moléculas distâncias, criptografia quântica e fotoquímica.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é o fóton 
3. O que é Quantum 
4. Comparação lado a lado - fóton versus quantum em forma de tabela
5. Resumo

O que é o fóton?

O fóton é uma partícula elementar que não possui uma subestrutura. Partículas elementares são os blocos de construção do universo; todas as outras partículas são feitas a partir dessas partículas. Os fótons pertencem à categoria de bósons elementares. Albert Einstein é o pai do conceito moderno de fótons. Ele usou esse conceito para explicar observações experimentais que não se encaixavam no modelo clássico de ondas de luz.

Um fóton é uma partícula com massa zero em repouso, mas possui uma massa relativística. Além disso, não possui carga elétrica. Além disso, não se deteriora espontaneamente no espaço. Além disso, ele se move na velocidade da luz no espaço. Podemos encontrar a energia de um fóton por E = hf, onde E é energia, f é a frequência do fóton e h é a constante da prancha. Também podemos dar essa equação na forma E = hc / λ, onde a velocidade da luz é c e λ é comprimento de onda.

Figura 01: Quando um elétron passa de um nível alto de energia para um baixo nível de energia, um fóton é emitido (tem energia hv)

Além disso, os fótons, como todos os outros objetos quânticos, exibem propriedades semelhantes a ondas e partículas. E, essa natureza de partícula de onda dupla é o conceito que chamamos de dualidade de onda de partícula de um fóton. Os fótons são emitidos em muitos processos naturais; por exemplo, ao acelerar uma carga, durante uma transição molecular, atômica ou nuclear para um nível mais baixo e quando uma partícula e sua antipartícula correspondente estão em aniquilação.

O que é Quantum?

O termo quantum vem do latim 'quantus', que significa 'quanto'. Um quantum é 'um pacote discreto' com energia armazenada nele. A energia da matéria não é contínua. Isso significa que a transferência de qualquer quantidade de energia não é possível. Os cientistas descobriram que a energia é quantizada e transferida em unidades discretas (ou pacotes) de tamanho hf. Chamamos cada um dos pacotes de energia como 'um quantum'.

Figura 02: Um pacote Wave representa uma partícula quântica 

Por exemplo, um fóton é um quantum único de luz. O plural de quantum é quanta. Max Plank descobriu o conceito de quantização. Ele usou esse conceito para explicar a emissão de radiação de objetos aquecidos; chamamos isso de radiação do corpo negro.

Qual é a diferença entre fóton e quantum?

O fóton é a menor quantidade discreta ou quantum de radiação eletromagnética, enquanto o quantum é uma quantidade discreta de energia proporcional em magnitude à frequência da radiação que representa. Portanto, a principal diferença entre fóton e quantum é que o fóton é uma partícula elementar, enquanto o quantum é uma medida de quantidade.

Além disso, outra diferença significativa entre fóton e quantum é que o fóton é importante como quantum de radiação eletromagnética, enquanto o quantum é importante para medir a quantidade na escala subatômica.

Resumo - Photon vs Quantum

Podemos descrever o quantum como uma medida de quantidade, mas um fóton não é sobre uma medida de quantidade. De fato, podemos descrever o fóton como um quantum de energia. Portanto, a principal diferença entre fóton e quantum é que o fóton é uma partícula elementar, enquanto o quantum é uma medida de quantidade.

Referência:

1. Jones, Andrew Zimmerman. "O que é um fóton em física?" ThoughtCo, 3 de setembro de 2018, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. “AtomicLineSpEm” (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Wavelet”, por Thierry Dugnolle - Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia