फोटॉन और क्वांटम के बीच मुख्य अंतर यह है कि फोटॉन एक प्राथमिक कण है, जबकि क्वांटम मात्रा का एक माप है।
फोटॉन एक प्राथमिक कण है जबकि क्वांटम एक असतत पैकेट है जिसमें ऊर्जा संग्रहीत होती है। आधुनिक भौतिकी में फोटॉन और क्वांटम दो बहुत ही महत्वपूर्ण अवधारणाएँ हैं। इसके अलावा, ये अवधारणाएँ क्वांटम भौतिकी, क्वांटम रसायन विज्ञान, विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत, प्रकाशिकी, कण भौतिकी आदि जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोगी हैं। ये अवधारणाएँ कई वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों जैसे कि LASER, उच्च-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी, आणविक माप में भी महत्वपूर्ण हैं। दूरी, क्वांटम क्रिप्टोग्राफी, और फोटोकैमिस्ट्री।
फोटॉन क्या है?
फोटॉन एक प्राथमिक कण है जिसकी कोई संरचना नहीं होती है। प्राथमिक कण ब्रह्मांड के निर्माण खंड हैं; अन्य सभी कण इन्हीं कणों से बने हैं। फोटॉन प्राथमिक बोसॉन की श्रेणी में आते हैं। अल्बर्ट आइंस्टीन फोटॉन की आधुनिक अवधारणा के जनक हैं। उन्होंने इस अवधारणा का उपयोग उन प्रयोगात्मक अवलोकनों को समझाने के लिए किया जो प्रकाश के शास्त्रीय तरंग मॉडल के साथ फिट नहीं थे।
फोटान एक शून्य विश्राम द्रव्यमान वाला कण है, लेकिन इसका एक सापेक्ष द्रव्यमान होता है। साथ ही, इसमें कोई इलेक्ट्रिक चार्ज नहीं है। इसके अलावा, यह अंतरिक्ष में अनायास क्षय नहीं होता है। इसके अलावा, यह अंतरिक्ष में प्रकाश की गति से चलता है। हम एक फोटॉन की ऊर्जा E=hf द्वारा ज्ञात कर सकते हैं, जहाँ E ऊर्जा है, f फोटॉन की आवृत्ति है और h प्लांक स्थिरांक है। हम इस समीकरण को E=hc/λ के रूप में भी दे सकते हैं, जहां प्रकाश की गति c है और λ तरंग दैर्ध्य है।
चित्र 01: जब एक इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर तक जाता है, तो एक फोटॉन उत्सर्जित होता है (इसमें hv ऊर्जा होती है)
इसके अलावा, फोटॉन, अन्य सभी क्वांटम वस्तुओं की तरह, तरंग-समान और कण-समान गुण प्रदर्शित करते हैं। और, यह दोहरी तरंग-कण प्रकृति वह अवधारणा है जिसे हम एक फोटॉन का तरंग-कण द्वैत कहते हैं। कई प्राकृतिक प्रक्रियाओं में फोटॉन उत्सर्जित होते हैं; उदाहरण के लिए, आणविक, परमाणु, या परमाणु संक्रमण के दौरान निचले स्तर पर एक चार्ज को तेज करते समय, और जब एक कण और उसके संबंधित एंटीपार्टिकल विनाश में होते हैं।
क्वांटम क्या है?
क्वांटम शब्द लैटिन के 'क्वांटस' से आया है जिसका अर्थ है 'कितना'। एक क्वांटम 'एक असतत पैकेट' है जिसमें ऊर्जा संग्रहीत होती है। पदार्थ की ऊर्जा निरंतर नहीं है। यानी किसी भी मात्रा में ऊर्जा का हस्तांतरण संभव नहीं है। वैज्ञानिकों ने पाया कि ऊर्जा की मात्रा निर्धारित होती है और यह hf आकार की असतत इकाइयों (या पैकेट) में स्थानांतरित होती है।हम ऊर्जा के प्रत्येक पैकेट को 'क्वांटम' कहते हैं।
चित्र 02: एक तरंग पैकेट एक क्वांटम कण का प्रतिनिधित्व करता है
उदाहरण के लिए, एक फोटॉन प्रकाश की एकल मात्रा है। क्वांटम का बहुवचन क्वांटा है। मैक्स प्लैंक ने परिमाणीकरण की अवधारणा की खोज की। उन्होंने इस अवधारणा का उपयोग गर्म वस्तुओं से विकिरण के उत्सर्जन की व्याख्या करने के लिए किया; हम इसे ब्लैक बॉडी रेडिएशन कहते हैं।
फोटॉन और क्वांटम में क्या अंतर है?
फोटॉन विद्युत चुम्बकीय विकिरण की सबसे छोटी असतत राशि या क्वांटम है जबकि क्वांटम ऊर्जा की एक असतत मात्रा है जो उस विकिरण की आवृत्ति के अनुपात में आनुपातिक है जो इसका प्रतिनिधित्व करती है। इसलिए, फोटॉन और क्वांटम के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि फोटॉन एक प्राथमिक कण है, जबकि क्वांटम मात्रा का एक माप है।
इसके अलावा, फोटॉन और क्वांटम के बीच एक और महत्वपूर्ण अंतर यह है कि फोटॉन विद्युत चुम्बकीय विकिरण की मात्रा के रूप में महत्वपूर्ण है जबकि क्वांटम उप-परमाणु पैमाने पर मात्रा को मापने के लिए महत्वपूर्ण है।
सारांश - फोटॉन बनाम क्वांटम
हम क्वांटम को मात्रा के माप के रूप में वर्णित कर सकते हैं, लेकिन एक फोटॉन मात्रा के माप के बारे में नहीं है। वास्तव में, हम फोटॉन को ऊर्जा की मात्रा के रूप में वर्णित कर सकते हैं। इसलिए, फोटॉन और क्वांटम के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि फोटॉन एक प्राथमिक कण है, जबकि क्वांटम मात्रा का एक माप है।
