什么是光电效应

当光子与物质原子的束缚电子作用时，光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去，而光子本身则消失掉，这一过程称为光电效应。光电效应发射出的电子叫光电子。 原子吸收了光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能（电子在原子中的逸出能），另一部分就作为光电子的动能。所以，发生光电效应的前提条件是光子能量必须大于电子的逸出能。释放出来的光电子能量E.与入射光子能量hv以及电子所在壳层的逸出能E;之间有如下关系：Ee=hv-Ei 光电效应的发生概率与射线能量和物质原子序数有关，它随着光子能量增大而减小，随着原子序数Z的增大而增大。 光子打在自由电子上不能产生光电效应，这是因为动量守恒不能满足。在光电效应过程中，除了入射光子外，还需有一个第三者参加，这个第三者就是原子核，严格地讲是发射光电子之后剩余下来的整个原子，它带走一些反冲能量，这些能量非常小，但由于它的参加，动量和能量守恒才能满足。电子在原子中束缚越紧，就越容易使原子核参加上述过程，发生光电效应的概率就越大，所以K壳层上发生光电效应的概率最大，L层次之，M、N层更次之。如果入射光子能量超过K层结合能，大约80%光电吸收发生在K层电子上。 发生光电效应时，从内壳上打出电子，在此壳层上就留下空位，并使原子处于激发态，这种激发态是不稳定的，退激的过程有两种，一种是外层电子向内层跃迁，来填补空位，使原子恢复到较低能量状态，例如，从K层打出电子后，L层的电子可以跃迁到K层，两个壳层能量之差，就是跃迁时释放出来的能量，这能量以标识X射线（又称次级X射线，荧光X射线）的形式释放，另一种过程是原子的激发能也可以交给外壳层电子，使它从原子中发射出来，这种电子称为俄歇电子，如图1-12所示。因此，在发射光电子的同时，还伴随着原子发射次级X射线和俄歇电子。