Ključna razlika med fotonom in elektronom je, da je foton paket energije, medtem ko je elektron masa.
Elektron je subatomski delec, ki igra ključno vlogo pri skoraj vsem. Foton je konceptualni paket energije, ki je zelo pomemben v kvantni mehaniki. Elektron in foton sta pojma, ki sta se močno razvila z razvojem kvantne mehanike. Nujno je pravilno razumeti te koncepte, da pravilno razumemo področje kvantne mehanike, klasične mehanike in sorodnih področij.
Kaj je Photon?
Foton je tema, o kateri razpravljamo v valovni mehaniki. V kvantni teoriji lahko opazimo, da imajo valovi tudi lastnosti delcev. Foton je delec valovanja. To je fiksna količina energije, ki je odvisna samo od frekvence valovanja. Energijo fotona lahko podamo z enačbo E=hf, kjer je E energija fotona, h Plankova konstanta in f frekvenca valovanja.
Slika 01: Gibanje fotona kot elektromagnetnega sevanja
Fotone lahko obravnavamo kot pakete energije. Z razvojem teorije relativnosti so znanstveniki ugotovili, da imajo valovi tudi maso. To je zato, ker se valovi ob interakcijah s snovjo obnašajo kot delci. Vendar je masa mirovanja fotona enaka nič. Ko se foton giblje s svetlobno hitrostjo, ima relativistično maso E/C2, kjer je E energija fotona, C pa svetlobna hitrost v vakuumu.
Kaj je Electron?
Atom je sestavljen iz jedra s pozitivnim nabojem, ki vsebuje skoraj vso maso in elektrone, ki krožijo okoli jedra. Ti elektroni imajo negativen naboj in vsebujejo zelo majhno količino mase v primerjavi z jedrom. Elektron ima maso mirovanja 9,11 x 10-31 kilogramov.
Elektron spada v družino subatomskih delcev fermionov. Poleg tega imajo kot spin vrednosti pol celega števila. Spin je lastnost, ki opisuje kotni moment elektrona. Klasična teorija elektrona je elektron opisala kot delec, ki kroži okoli jedra. Z razvojem kvantne mehanike pa lahko vidimo, da se elektron lahko obnaša tudi kot val.
Slika 02: Elektron (rdeče) in atomsko jedro (modro) v vodikovem atomu
Poleg tega ima elektron specifične energijske ravni. Zdaj lahko orbito elektrona definiramo kot verjetnostno funkcijo najdenja elektrona okoli jedra. Znanstveniki sklepajo, da se elektron obnaša tako kot valovanje kot kot delec. Ko razmišljamo o potujočem elektronu, postanejo nekatere valovne lastnosti pomembnejše od lastnosti delcev. Ko upoštevamo interakcije, so lastnosti delcev bolj izrazite kot lastnosti valov. Elektron ima naboj – 1,602 x 10-19 C. To je najmanjša količina naboja, ki jo lahko dobi kateri koli sistem. Poleg tega so vsi drugi naboji pomnožitve enote naboja elektrona.
Kakšna je razlika med fotonom in elektronom?
Foton je vrsta elementarnega delca, ki deluje kot nosilec energije, vendar je elektron subatomski delec, ki se pojavlja v vseh atomih. Ključna razlika med fotonom in elektronom je, da je foton paket energije, medtem ko je elektron masa. Poleg tega foton nima mase mirovanja, ima pa maso mirovanja elektron. Druga pomembna razlika med fotonom in elektronom je, da se foton lahko premika s svetlobno hitrostjo, za elektron pa je teoretično nemogoče doseči svetlobno hitrost.
Poleg tega je nadaljnja razlika med fotonom in elektronom ta, da ima foton več valovnih lastnosti, medtem ko ima elektron več lastnosti delcev. Spodaj je infografika o razliki med fotonom in elektronom.
Povzetek – Foton proti elektronu
Foton je elementarni delec in ga lahko opišemo kot paket energije, medtem ko je elektron subatomski delec z maso. Zato lahko rečemo, da je ključna razlika med fotonom in elektronom ta, da je foton paket energije, medtem ko je elektron masa.
