دید کلی
فرایند برهمکنش فوتون با الکترون پیچیده است. در هر برهمکنش یک فوتون ، الکترون یا پوزیترون به قطعه‌ای از ماده نزدیک می‌شود، برخوردی رخ می‌دهد و یک یا چند ذره گسیل می‌شوند. تمام این برهمکنشهای فوتون _ الکترون نمونه‌هایی از یک برهمکنش اساسی بین ذره میدان الکترومغناطیسی (فوتون) و ذره‌ای که بتواند
میدان الکترومغناطیسی (یک الکترون یا هر ذره با بار الکتریکی دیگری) بیافریند، هستند.
پدیده فوتوالکتریک
اثر فوتوالکتریک توسط
هاینریش هرتز در سال 1887 کشف شد. اثر فوتوالکتریک فقط یکی از چندین فرایندی است که توسط آن الکترونها می‌توانند از سطح ماده کنده شوند. هر گاه فوتونی به یک الکترون مقید برخورد کند و انرژی آن بیشتر از
انرژی بستگی الکترون باشد، اثر فوتوالکتریکی رخ می‌دهد.
فوتوالکترونها
یک باریکه نوری به یک الکترون مقداری انرژی مساوی یا بیشتر از انرژی که آن را به سطح مقید می‌کند، می‌دهد و باعث فرار آن می‌شود. این الکترونهای خارج شونده را
فوتوالکترونها گویند. یک تک فوتون فقط می‌تواند با یک تک الکترون در سطح ماده گسیل کننده فوتوالکترونها برهمکنش کند. این فوتون نمی‌تواند انرژی خود را بین چندین الکترون تقسیم کند. در این اثر فوتون (تقریبا) تمام انرژی خود را به الکترون مقید می‌دهد.
اثر کامپتون
اثر کامپتون در سال 1922 توسط
آرتور کامپتون کشف شد. در اثر کامپتون فوتون به یک الکترون آزاد و ساکن برخورد کرده و باعث پراکندگی الکترون و تشکیل فوتون جدید با انرژی کمتر از انرژی فوتون فرودی می‌شود.
انرژی جنبشی الکترون پراکنده شده
برحسب اینکه الکترون با چه زاویه‌ای پراکنده شده ، انرژی جنبشی‌اش متفاوت خواهد بود. اگر الکترون تحت زاویه 180 درجه پراکنده شود، با انرژی ماکزیمم پراکنده خواهد شد.
تابش ترمزی
وقتی فوتون به ماده برخورد می‌کند، الکترون تحت تاثیر نیروی ناشی از برخورد از مسیر مستقیم خود منحرف می‌شود، یعنی
شتاب می‌گیرد. در اینصورت انتظار می‌رود که الکترون منحرف شده ، با توجه به این برخورد شتابدار ، یک یا چند فوتون تابش کند و محل برخورد را با
انرژی جنبشی کمتر از آنچه که داشت، ترک کند. تابشی را که در چنین برخوردی تولید می‌شود، اغلب
تابش ترمزی می‌نامند.
انرژی فوتونها
انرژی فوتونهای خروجی به انرژی الکترون بلافاصله بعد از برخورد فوتون فرودی بستگی دارد. پرانرژی‌ترین فوتونها توسط الکترونی تولید می‌شوند که وقتی در برخورد به حال سکون درمی‌آید، تمام انرژی خود را به
انرژی الکترومغناطیسی تک فوتون تبدیل کند.
تولید اشعه ایکس
پرتوهای ایکس برای اولین بار درسال 1895 توسط
ویلهلم رونتگن کشف شد. چون در آغاز طبیعت واقعی این تابش ناشناخته بود، رونتگن نام «
ایکس» را برای این پرتوها انتخاب کرد. در اثر فوتوالکتریک ، یک فوتون تمام انرژی خود را به یک الکترون مقید می‌دهد. عکس اثر فوتوالکتریک بدین صورت است که الکترونی انرژی جنبشی خود را از دست بدهد و در این جریان یک یا چند فوتون بیافریند. این فرایند در تولید پرتو ایکس به واضح‌ترین نحو مشاهده می‌شود.
تولید و نابودی زوج
پدیده تولید زوج
وقتی فوتون به یک ماده سنگین برخورد می‌کند، نابود شده و باعث ایجاد الکترون و پوزیترون می‌شود. انرژی جنبشی الکترون و پوزیترون تولید شده به انرژی فوتون فرودی بستگی دارد. هرچه انرژی فوتون فرودی بیشتر باشد،
الکترون و
پوزیترون دارای انرژی جنبشی بیشتری خواهند بود.
پدیده نابودی زوج
وقتی که یک الکترون و یک پوزیترون باهم ترکیب می‌شوند، باعث ایجاد حداقل دو فوتون می‌شوند. باز هم انرژی فوتونهای تولید شده به انرژی جنبشی الکترون و پوزیترون بستگی دارد که هرچه انرژی آنها بیشتر باشد، فوتونهای تولیدی نیز انرژی بیشتری خواهند داشت.
مباحث مرتبط با عنوان
