[問題] 光電效應的發生機率

[GuanSi (冠希)]

下列那一種作用隨光子能量增加，其作用機率下降幅度變化最大？
(A)光電效應
(B)康普吞效應
(C)成對發生
(D)不合調散射

ANS:A

這裡的機率，是指光電子數嗎?
例如同樣N顆光子的不同頻光
產生光電子數較多的，就是機率大?還是另有解釋?

為何光頻率高機率反而會較低?它的物理模型是甚麼?

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推 Vulpix: 光電效應是原子要「吸收」光子。躲避球是快的還是慢的比
→ Vulpix: 較好接呢？
但是它們只是頻率不同，速度不是一樣快嗎
或是說 頻率高 震動快 不好接?

→ madokamagika: cross section 算出來是這樣
→ madokamagika: 硬要解釋我會說過了發生機率最高的光子能量後（我猜
→ madokamagika: 是接近游離能） 發生機率就是遞減的 網上查到一些
→ madokamagika: 資料說衰減正比於E^-3.5
這個講法好像不錯，假設功函數是2eV，那2.1eV的光機率就比4eV的光機率大
更高頻的光甚至不發生光電效應，機率就是接近0

但我有想到另一個模型，因為能量較大的光(譬如4eV)，可以把金屬"更深層"的電子轟出
所以光電流會比較大?


※ 編輯: GuanSi (111.249.203.84 臺灣), 03/29/2023 16:25:33
※ 編輯: GuanSi (111.249.203.84 臺灣), 03/29/2023 16:28:48
※ 編輯: GuanSi (111.249.203.84 臺灣), 03/29/2023 16:31:54
→ madokamagika: 電流和電子數有關 和光電子帶的能量無關吧
→ madokamagika: 如果接近內層電子游離能確實會有區域峰值
→ madokamagika: https://reurl.cc/b7dE5E 鉛的光電效應圖
這個圖光子能量最小怎麼只到1000eV，沒有更小(接近金屬功函數)的數據
有找一些類似的圖 https://reurl.cc/b7emN3
也是屬於高能量光子
這些圖表示X-ray 跟 gamma ray也是有光電效應
所以我上面的講法(高頻幾乎無光電效應)似乎也有問題
推 Vulpix: 問題在動量上啊。
如果改個題目 同樣的光子 不同的金屬 功函數大的 機率較高?
→ kuromu: 是因為光子和電子的能量-動量關係不匹配 需要原子核
→ kuromu: 吸收額外動量？而光子能量如果大太多
→ kuromu: 就不容易走這個散射機制？
→ kuromu: 也許可以用撞球類比？高能量光子像是慣性大的球
→ kuromu: 碰撞完難以「停住」就好像走康普頓散射
https://imgur.com/a/jdOCNOV
ANS:ACD
如果先以目前的討論看，光子能量越接近功函數發生機率越大
那這題的(C)選項就不能選了
因為A光源飽和電流大，但A光頻率低，發生機率高
所以A的光子數不見得比B還大
※ 編輯: GuanSi (1.200.254.10 臺灣), 04/01/2023 01:06:48
※ 編輯: GuanSi (1.200.254.10 臺灣), 04/01/2023 06:40:32
推 idonotfly: 光電效應跟能量和原子序有關...放射物理有