التأثير الكهروضوئي

يسقط الفوتون على الكترون داخلي (مدار K أو L) حيث يمتص كلياً بينما يغادر الإلكترون مداره بطاقة معينة. ولتفسير ما يحدث دعنا نفترض أن الإلكترون يدور حول النواة بتردد قدره (v₀) فإذا أثر عليه مصدر للطاقة فإن الطاقة الممتصة بواسطة النظام تبلغ قيمتها العظمى عندما يساوي تردد الطاقة تردد الإلكترون. فإذا كانت طاقة الفوتون هي _γE حيث  = _γE فإنه كي يحدث امتصاص للفوتون بواسطة الإلكترون فإن v تساوي v₀. وهكذا يمتص الفوتون كلياً وتنتقل الطاقة إلى الإلكترون (أنظر الشكل 1) والذرة. وبتطبيق قانوني حفظ الطاقة وكمية الحركة نجد أن:

حيث P_a هي كمية حركة الذرة، P_e هي كمية حركة الالكترون، P_e هي كمية حركة الفوتون وأن:

(1)     .............

حيث E_B.E هي طاقة ترابط الإلكترون في مداره.

T_a، T_e هما طاقتي حركة الإلكترون والذرة على الترتيب.

وحيث أن كتلة الذرة لا نهائية بالنسبة للإلكترون (مجموع كتلة الإلكترونات والنواة) فإن T_a يمكن إهمالها. وينتج أن:

(2)     ........

وعندما يغادر الإلكترون ذرته فإنه يترك مكانه فراغاً. وبالتالي تثار الذرة. وعندما تعود إلى حالة الاستقرار فإنها تطلق أشعة X المميزة أو الكترونات أوجر .

ومن الجدير بالذكر أن هذا التفاعل يحدث عندما .Mev 0.5 ≥ _γE ويتناسب مع العدد الذري للمادة الممتصة (Z). وفي الحقيقة يتناسب احتمال التفاعل (_phσ) مع Z ، E  حسب العلاقة:

وبالتالي يزداد التأثير الكهروضوئي كلما زادت Z للمادة وتستخدم هذه الحقيقة في بناء كاشفات الوميض حيث تستخدم مواد ذات عدد ذري كبير كي يزداد احتمال الامتصاص الكلي للإشعاع في البلورة.