光子(photon)和电子(electron)的区别

光子和电子的关键区别在于光子是一个能量包，而电子是一个质量。

电子是一种亚原子粒子，在几乎所有事情中都起着至关重要的作用。光子是一种概念性的能量包，在量子力学中非常重要。电子和光子是随着量子力学的发展而迅速发展起来的两个概念。正确理解这些概念，正确理解量子力学、经典力学及相关领域是至关重要的。

什么是光子(photon)？

光子是我们在波力学中讨论的一个话题。在量子理论中，我们可以观察到波也有粒子性质。光子是波的粒子。它是一个固定的能量，只取决于波的频率。我们可以通过方程E=hf给出光子的能量，其中E是光子的能量，h是普朗克常数，f是波的频率。

图01：光子作为电磁辐射的运动

我们可以把光子看作是能量包。随着相对论的发展，科学家发现波也有质量。这是因为波在与物质的相互作用中表现为粒子。然而，光子的静止质量为零。当光子以光速运动时，它的相对论质量为E/C2，其中E是光子的能量，C是真空中的光速。

什么是电子(electron)？

原子由一个带正电荷的原子核组成，它几乎包含了围绕原子核运行的所有质量和电子。这些电子带负电荷，与原子核相比，它们的质量很小。一个电子的静止质量为9.11×10-31千克。

电子属于亚原子粒子族费米子。此外，它们还有半个整数值作为自旋。自旋是描述电子角动量的性质。经典的电子理论把电子描述成围绕原子核运行的粒子。然而，随着量子力学的发展，我们可以看到电子也可以表现为波。

图02：氢原子中的电子（红色）和原子核（蓝色）

此外，电子有特定的能级。现在，我们可以把电子的轨道定义为，在原子核周围找到电子的概率函数。科学家得出结论，电子既有波又有粒子的行为。当我们考虑一个行波电子时，波的某些性质比粒子的性质更为突出。当我们考虑相互作用时，粒子的性质比波的性质更为突出。电子的电荷为-1.602x10-19c。这是任何系统所能获得的最小电荷量。此外，所有其他电荷都是电子单位电荷的乘法。