Фотон ба квант хоёрын гол ялгаа нь фотон бол энгийн бөөмс, харин квант нь тоо хэмжээг хэмждэгт оршино.
Фото нь энгийн бөөмс бол квант нь энерги хуримтлагдсан салангид багц юм. Фотон ба квант бол орчин үеийн физикийн хоёр чухал ойлголт юм. Цаашилбал, эдгээр ойлголтууд нь квант физик, квант хими, цахилгаан соронзон онол, оптик, бөөмийн физик гэх мэт салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр ойлголтууд нь LASER, өндөр нарийвчлалтай микроскоп, молекулын хэмжилт зэрэг бодит ертөнцийн олон хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой юм. зай, квант криптограф, фотохими.
Фотон гэж юу вэ?
Фтон нь дэд бүтэцгүй энгийн бөөмс юм. Элементар бөөмс нь орчлон ертөнцийн барилгын материал юм; бусад бүх тоосонцор нь эдгээр хэсгүүдээс хийгдсэн байдаг. Фотонууд нь анхан шатны бозоны ангилалд багтдаг. Альберт Эйнштейн бол фотонуудын орчин үеийн үзэл баримтлалын эцэг юм. Тэрээр энэхүү ойлголтыг гэрлийн сонгодог долгионы загварт тохирохгүй туршилтын ажиглалтуудыг тайлбарлахад ашигласан.
Фотон нь тэг тайван масстай бөөмс боловч харьцангуй масстай. Мөн цахилгаан цэнэггүй. Түүнээс гадна орон зайд аяндаа мууддаггүй. Түүгээр ч зогсохгүй орон зайд гэрлийн хурдаар хөдөлдөг. Бид фотоны энергийг E=hf-ээр олох боломжтой, энд E нь энерги, f нь фотоны давтамж, h нь Планкийн тогтмол юм. Мөн бид энэ тэгшитгэлийг E=hc/λ хэлбэрээр өгч болно, энд гэрлийн хурд нь c, λ нь долгионы урт юм.
Зураг 01: Электрон эрчим хүчний өндөр түвшнээс бага энергийн түвшинд шилжихэд фотон ялгардаг (энэ нь hv энергитэй)
Цаашилбал фотонууд бусад квант объектуудын нэгэн адил долгион болон бөөмстэй төстэй шинж чанаруудыг харуулдаг. Мөн энэхүү хос долгион-бөөмийн мөн чанар нь фотоны долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж нэрлэдэг ойлголт юм. Фотонууд нь байгалийн олон процесст ялгардаг; жишээ нь, цэнэгийг хурдасгах, молекул, атом, цөмийн доод түвшинд шилжих, бөөмс болон түүний эсрэг бөөмс устаж байх үед.
Квант гэж юу вэ?
Квант гэдэг нэр томьёо нь "хэчнээн" гэсэн утгатай латин "quantus"-аас гаралтай. Квант бол энерги хуримтлагдсан "дискрет багц" юм. Бодисын энерги тасралтгүй байдаггүй. Энэ нь ямар ч хэмжээний энерги дамжуулах боломжгүй гэсэн үг юм. Эрдэмтэд энерги нь квантчлагдсан бөгөөд энэ нь hf хэмжээтэй салангид нэгж (эсвэл пакет) хэлбэрээр дамждаг болохыг олж мэдсэн. Бид энергийн багц бүрийг “квант” гэж нэрлэдэг.
Зураг 02: Долгионы пакет квант бөөмсийг төлөөлдөг
Жишээ нь фотон бол гэрлийн нэг квант юм. Квантын олон тоо нь квант юм. Макс Планк квантчлалын тухай ойлголтыг нээсэн. Тэрээр халсан объектуудаас цацрагийн ялгаралтыг тайлбарлахдаа энэ ойлголтыг ашигласан; Бид үүнийг хар биеийн цацраг гэж нэрлэдэг.
Фотон ба квант хоёрын ялгаа юу вэ?
Фотон нь цахилгаан соронзон цацрагийн хамгийн бага салангид хэмжээ буюу квант бол квант нь түүний илэрхийлж буй цацрагийн давтамжтай пропорциональ энергийн салангид хэмжигдэхүүн юм. Тиймээс фотон ба квант хоёрын гол ялгаа нь фотон нь энгийн бөөмс, харин квант нь тоо хэмжээний хэмжүүр юм.
Түүгээр ч зогсохгүй фотон ба квант хоёрын өөр нэг чухал ялгаа нь фотон нь цахилгаан соронзон цацрагийн квантын хувьд чухал байдаг бол квант нь атомын бус масштабаар хэмжигдэхүүнийг хэмжихэд чухал байдаг.
Хураангуй – Фотон ба квант
Бид квантыг хэмжигдэхүүн гэж тодорхойлж болох ч фотон нь хэмжигдэхүүний хэмжүүр биш юм. Үнэндээ бид фотоныг энергийн квант гэж тодорхойлж болно. Иймээс фотон ба квант хоёрын гол ялгаа нь фотон нь энгийн бөөмс, харин квант нь тоо хэмжээний хэмжүүр юм.
