光子和电子是两种基本的量子力学粒子,但它们具有完全不同的性质。光子是一种作为能量载体的基本粒子,但电子是一种亚原子粒子,存在于所有原子中。我们将了解电子和光子的定义、含义和区别。
一、电子:意义、定义与公式
原子由三个粒子组成:电子、质子和中子。电子是一种携带负电荷的亚原子粒子。电子在所谓的亚壳层中与原子核结合。还有一些自由电子,它们不与任何原子结合。电子表示为e或ß。电子带负电,以库仑为单位。
在原子的三种成分中,电子的质量最低。一个电子的质量大约是一个质子的1800分之一。如果计算,则为9.10938356×10^-31千克。
电子波长
德布罗意首先测量了电子的波长。他使用爱因斯坦公式和普朗克常数的概念来计算它。测量电子波长的方程是:
λ=h/p
其中,λ是波长,h是普朗克常数,p是电子的动量。
二、光子:含义、定义和公式
光子是一种静止质量为零的基本粒子,在真空中以光速运动。光子是“电磁辐射的量子”。换句话说,它是电磁辐射中最小的基本粒子。光子没有质量,没有电荷,是一个稳定的粒子。这些粒子具有波粒二象性。它有两种偏振态。光子不服从泡利的排斥原理。光子是在自然过程中发射的。例如,在核、分子和原子向较低能级的跃迁过程中,会发射出各种不同能级的光子,从无线电波到伽马射线。当粒子及其反粒子湮灭时,它们也会被发射出来。方程E=pc与光子的能量和动量有关:
根据爱因斯坦的光子说,光子的能量E=h*v=h*c/λ=h/λ*c
根据德布罗意关系,有:p=h/λ
这样就有:E=h/λ*c=p*c
光子也有一个不依赖于其频率的自旋角动量。
例如,光就是电磁辐射。光子可以说是光的基本粒子。
光子描述的是波粒子的性质,而不是波本身的整体性质。此外,由于光子本质上只是能量,所以它没有任何质量。
三、光子和电子的区别
光子和电子都是基本粒子,前者是电磁波,后者是原子。它们合在一起可以产生电流。然而,它们在许多方面都有所不同:
电子 | 光子 |
它是一个物质 | 它是一个能量 |
它有质量 | 它没有质量 |
它是负电荷 | 它没有电荷 |
电子的速度可以是零,也可以是光速下的任何速度。电子不可能达到光速 | 光子以光速传播 |