光子(photon)和量子(quantum)的區別

光子和量子的關鍵區別在於光子是一種基本粒子，而量子是一種量度。

光子是一個基本粒子，而量子是一個能量儲存在其中的離散包。光子和量子是現代物理學中兩個非常重要的概念。此外，這些概念在量子物理、量子化學、電磁理論、光學、粒子物理等領域都有廣泛的應用。這些概念在許多實際應用中也很重要，例如激光、高分辨率顯微鏡、分子距離測量、量子密碼術和光化學。

什麼是光子(photon)？

光子是沒有子結構的基本粒子。基本粒子是宇宙的組成部分；所有其他粒子都是由這些粒子構成的。光子屬於基本玻色子的範疇。愛因斯坦是現代光子概念之父。他用這個概念來解釋與經典光波模型不符的實驗觀察。

光子是靜止質量為零的粒子，但它有相對論質量。而且，它沒有電荷。此外，它不會在空間中自發衰變。此外，它在太空中以光速運動。我們可以通過E=hf求出光子的能量，其中E是能量，f是光子的頻率，h是普朗克常數。我們也可以用E=hc/λ的形式給出這個方程，其中光速是c，λ是波長。

圖01：當一個電子從一個高能級移動到一個低能級時，就會發射出一個光子（它有高壓能量）

此外，光子和所有其他量子物體一樣，表現出類似波和粒子的特性。這個雙波粒子性質就是我們稱之為光子波粒二象性的概念。光子是在許多自然過程中發射的；例如，當電荷加速時，在分子、原子或核躍遷到較低水平時，以及當粒子及其對應的反粒子湮滅時。

量子一詞來自拉丁語“quantus”，意思是“多少”。量子是一個儲存能量的“離散包”。物質的能量不是連續的。這意味著任何能量的轉移都是不可能的。科學家們發現能量是量子化的，它以hf大小的離散單位（或包）傳輸。我們稱每個能量包為“量子”。

圖02：波包代表量子粒子

例如，光子是光的單量子。量子的複數形式是量子。馬克斯·普朗克發現了量子化的概念。他用這個概念來解釋受熱物體的輻射；我們稱之為黑體輻射。

光子是電磁輻射的最小離散量或量子，而量子是能量的離散量，其大小與它所代表的輻射頻率成比例。因此，光子和量子的關鍵區別在於光子是基本粒子，而量子是量度。

此外，光子和量子的另一個顯著區別是光子作為電磁輻射的量子是重要的，而量子對於在亞原子尺度上測量量是重要的。

光子(photon)和量子(quantum)的區別

我們可以用量度來描述量子，但光子不是量度的。事實上，我們可以把光子描述為能量的量子。因此，光子和量子的關鍵區別在於光子是基本粒子，而量子是量度。

1瓊斯，安德魯·齊默爾曼。“物理學中的光子是什麼？“ThoughtCo，2018年9月3日，可在此處獲取。