A) Фотоэффект

Фотоэффект заключается в том, что фотон взаимодействует с атомом как с целой структурой, при этом импульс и энергия фотона сохраняются, а из какой - нибудь оболочки K, L, M, на которой получена достаточная энергия, выбрасывается электрон. Энергия этого электрона будет равна:

,

Где B – энергия связи этого электрона в атоме.

Угловое распределение фотоэлектрона было изучено Гайтлером и имеет вид:

, где

При больших энергиях, когда данное выражение не справедливо. Сразу за фотоэффектом энергетические уровни атома снова заполняются и атом излучает характеристические рентгеновские лучи и Оже- электроны. Эффективное сечение фотоэффекта можно подсчитать методами квантовой электродинамики.

Рассмотрим 2 крайних случая:

1. Когда энергия фотона много меньше энергии покоя электрона. . Фотоэлектроны вылетают перпендикулярно движению пучка, сечение процесса в этом случае или вероятность фотоэффекта будет равна . Видно, что сечение сильно убывает с энергией.

2. в этом случае угловое распределение электронов вытянуто вперед, что является результатом передачи большого импульса. Эффективное сечение в данном случае определяется из выражения: . Эффективное сечение слабее убывает с энергией.

Следует иметь в виду, что фотоэффект возможен только на связанных электронах и невозможен на свободных. Это можно доказать, предположив, что фотоэффект возможен на свободных электронах и получив несовместимость написанных уравнений.

Домашнее задание:

a) Показать, что фотоэффект возможен только на связанных электронах, исходя из закона сохранения энергии и импульса: