光電現象
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正文
光子-模型圖 光電效應 在光輻照下，物體內部的電子獲得足夠的能量越過表面從物體內逸出，這種現象叫做光電發射效應，逸出的電子稱為光電子。每個光量子具有能量hv，其中h是普朗克常數，v是光的頻率。光子進入物體後與電子作用，如果電子是自由的，則吸收光子能量的電子，必須克服物體表面勢壘的阻擋才能逸出物體表面，電子從金屬表面逸出時所須作的功稱為材料的逸出功或功函式,用符號W 來表示。因此,電子逸出表面時的最大動能是
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電子-模型圖 純金屬的逸出功都比較高，它不但與材料有關，還與金屬表面狀態有關。摻雜與表面化學處理是降低材料逸出功的一些具體辦法。絕緣體與半導體中電子的能量分布不同於金屬的，逸出功也和金屬的不同。結果，人們發現不同材料，儘管逸出功相同，其光電產額（光電子數與入射光子數之比）和入射光子的能量關係並不一樣。低逸出功與高光電產額是一切近代光電材料所必須具備的指標，吸收光子與發射出光電子之間的時間延遲小於0.1ns。
光電離現象 當光輻照氣體（或液體）時，如果光子能量大於分子（或原子）的電離能，則中性氣體（或液體）的分子（或原子）被電離成電子與正離子，這一過程稱為光電離現象。
光電導現象 材料在光的輻照下，其電導發生變化的現象。在光輻照下，材料的電導通常是增大的，但也有少數相反情況。導體的電導很大，在光的輻照下，電導不會發生明顯的變化。會發生明顯變化的材料是半導體，因此，光電導現象是半導體的主要特徵之一。
當半導體受到光輻照時，自由載流子（自由電子與空穴）增多、電導變大,直到電流-電壓曲線達到飽和為止。光電導中電子的基本過程取決於材料的能帶結構以及材料中的雜質等因素。自由載流子的壽命是決定光靈敏度（即每一吸收光子所產生的電導變化）最重要的因素之一。壽命與載流子複合過程的性質有關。半導體的光吸收特性是另一個決定光靈敏度的重要因素。當光子能量大於半導體的禁帶能隙時，每個光子可以產生一個自由電荷對，即一個自由電子與一個自由空穴。如果光子能量比禁帶能隙大很多倍，吸收一個光子可以產生許多自由電荷對。
光生伏打效應 是指物體由於吸收光子而產生電動勢的現象。當兩種不同材料所形成的結受到光輻照時,結上產生電動勢。它的過程先是材料吸收光子的能量，產生數量相等的正、負電荷，隨後這些電荷分別遷移到結的兩側，形成偶電層。光生伏打效應雖然不是瞬時產生的，但其回響時間是相當短的。當前，光生伏打效應主要是套用在半導體的PN結上，把輻射能轉換成電能。大量研究集中在太陽能的轉換效率上。理論預期的效率為24％。實驗上已達14％。
俄歇效應 當X射線或γ射線輻照到物體上時,由於光子能量很高，能穿入物體，使原子內殼層上的束縛電子發射出來，於是，在內殼層上出現空位，而原子外殼層上的電子可能躍遷到這空位上。一定的內原子殼空位可以引起許多個俄歇電子躍遷。躍遷時釋放的能量將以輻射的形式向外發射。這種現象是1925年P. -V.俄歇所發現的，因而稱為俄歇效應。躍遷的電子名為俄歇電子。俄歇效應是研究核子過程（如捕捉過程與內轉換過程）的重要手段，同時從俄歇電子的能量與強度，可以求出原子或分子中的過渡幾率。反之，由已知能量的俄歇光譜線，可以校準轉換電子的能量。
康普頓效應 X射線或γ射線通過物質時,其散射線中有部分改變了原來的波長，波長的改變數與入射線的波長無關，只由散射角決定。這種現象稱為康普頓效應。其機制是：當光子和靜止電子碰撞時，光子將把一部分能量與動量給予電子，而光子與電子將沿不同方向運動。理論分析結果是入射與散射光子的波長差為
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的值為2.4262×10-12 米，它是長度的基本原子單位，並稱為康普頓波長。 不同能區的光子與分子、原子、電子、原子核發生相互作用時產生不同的效應。當入射光子的能量較低時(hv<0.5MeV)以產生光電效應為主;入射光子能量很高時(hv>10MeV)，光子可產生正、負電子對；入射光子的能量介於以上能區之間時，其能量的衰減主要取決於康普頓散射。
光核效應 如果光子的能量特別高，其波長和原子核的直徑相當，則可以發生各種核反應。和光電效應極其類似的過程是，在原子核吸收了光子能量後，發射出質子或中子。更複雜的一些相互作用是發射出較重的粒子（α粒子、氘核、氚核）,或許多個粒子，造成核的光裂變。
參考書目
A. L. Hughes and L. A. DuBridge, Photoelectric Phenomena,McGraw-Hill, New York, 1932.
