Фотон мен электронның негізгі айырмашылығы мынада: фотон энергия пакеті, ал электрон масса.
Электрон - барлық дерлік маңызды рөл атқаратын субатомдық бөлшек. Фотон - бұл кванттық механикада өте маңызды энергияның тұжырымдамалық пакеті. Электрон және фотон - бұл кванттық механиканың дамуымен бірге дамыған екі ұғым. Бұл ұғымдарды дұрыс түсіну, кванттық механика, классикалық механика және оған қатысты өрістерді дұрыс түсіну өте маңызды.
Фотон дегеніміз не?
Фтон – толқын механикасында талқылайтын тақырып. Кванттық теорияда толқындардың бөлшектердің қасиеттері де бар екенін байқауға болады. Фотон толқынның бөлшегі болып табылады. Бұл тек толқын жиілігіне байланысты тұрақты энергия мөлшері. Фотон энергиясын E=hf теңдеуімен бере аламыз, мұндағы E - фотонның энергиясы, h - Планк тұрақтысы, f - толқын жиілігі.
01-сурет: Фотонның электромагниттік сәулелену ретіндегі қозғалысы
Фотондарды энергия пакеттері ретінде қарастыруға болады. Салыстырмалылық теориясының дамуымен ғалымдар толқындардың да массасы бар екенін анықтады. Өйткені толқындар затпен әрекеттесу кезінде бөлшектер ретінде әрекет етеді. Алайда фотонның қалған массасы нөлге тең. Фотон жарық жылдамдығымен қозғалғанда, оның релятивистік массасы E/C2 болады, мұндағы E – фотонның энергиясы, ал C – вакуумдағы жарық жылдамдығы.
Электрон дегеніміз не?
Атом оң заряды бар ядродан тұрады және оның құрамында ядроның айналасында айналатын барлық дерлік массалар мен электрондар бар. Бұл электрондар теріс зарядқа ие және оларда ядромен салыстырғанда өте аз масса бар. Электронның тыныштық массасы 9,11 x 10-31 килограмм.
Электрон субатомдық бөлшектердің фермиондарының тобына түседі. Сонымен қатар, олардың spin ретінде жарты бүтін мәндері бар. Спин – электронның бұрыштық импульсін сипаттайтын қасиет. Электронның классикалық теориясы электронды ядроның айналасында айналатын бөлшек ретінде сипаттады. Дегенмен, кванттық механиканың дамуымен біз электронның толқын ретінде де әрекет ете алатынын көреміз.
02-сурет: сутегі атомындағы электрон (қызыл) және атом ядросы (көк)
Сонымен қатар электронның арнайы энергия деңгейлері бар. Енді біз электронның орбитасын ядроның айналасындағы электронды табудың ықтималдық функциясы ретінде анықтай аламыз. Ғалымдар электрон өзін толқын ретінде де, бөлшек ретінде де әрекет етеді деген қорытындыға келді. Біз қозғалатын электронды қарастырғанда, бөлшектердің қасиеттеріне қарағанда толқындық қасиеттердің кейбірі маңызды болады. Өзара әрекеттесулерді қарастыратын болсақ, бөлшектердің қасиеттері толқындық қасиеттерге қарағанда көбірек көрінеді. Электронның заряды – 1,602 x 10-19 C. Бұл кез келген жүйе алатын зарядтың ең аз мөлшері. Оның үстіне, барлық басқа зарядтар электронның бірлік зарядының көбейтіндісі болып табылады.
Фотон мен электронның айырмашылығы неде?
Фотон – энергия тасымалдаушы қызметін атқаратын элементар бөлшек түрі, бірақ электрон барлық атомдарда кездесетін субатомдық бөлшек. Фотон мен электронның басты айырмашылығы - фотон энергия пакеті, ал электрон масса. Сонымен қатар, фотонның тыныштық массасы жоқ, бірақ электронның тыныштық массасы бар. Фотон мен электронның тағы бір маңызды айырмашылығы ретінде фотон жарық жылдамдығымен жүре алады, бірақ электрон үшін жарық жылдамдығын алу теориялық тұрғыдан мүмкін емес.
Сонымен қатар, фотон мен электронның тағы бір айырмашылығы мынада: фотон көбірек толқындық қасиеттерді көрсетеді, ал электрон көбірек бөлшектер қасиеттерін көрсетеді. Төменде фотон мен электронның айырмашылығы туралы инфографика берілген.
Қорытынды – Фотон және электрон
Фотон – элементар бөлшек және біз оны энергия пакеті ретінде сипаттай аламыз, ал электрон массасы бар субатомдық бөлшек. Сондықтан фотон мен электронның негізгі айырмашылығы мынада деп айта аламыз: фотон энергия пакеті, ал электрон масса.
