核医学 第三节学习资料

第三节

射线与物质的相互作用光电效应康普顿效应电子对效应射线的吸收光电效应PHOTOELECTRICEFFECT

1、

光电效应的发现

2、光电效应的实验规律

3、光电效应的经典解释

4、光电效应的量子解释

5、总结

金属在紫外光照射下发射电子电子紫外线在另一端电极上加负电压（减速势）V，它的大小是电子能量的直接量度。电子最大动能为1/2mu2,

那么，当eV=1/2mu2

时，就没有电子能够到达负极，于是

电流I为零。

验实规律一产生光电流的过程非常快。

图2-1光电流i与时间t的关系10-9

stiiI图2-2光电流i与光强I的关系实验规律二

减速势v和频率

固定,i与I成正比

V

CsK

Cu实验规律三光电子的最大初动能随入射光频率增加而增大

0

V

图2-4减速势V与频率的关系实验规律四

当入射光频率低于极限时,无论光多强照多长时间都没有光电子产生。1、产生光电流的过程非常快2、减速势v和频率

固定,i与I成正比3、光电子的最大初动能随入射光频率4、当入射光频率低于极限时,无论光多

多强照多长时间都没有光电子产生

实验规律增加而增大D=6300米W=500瓦Na一平方米的面积上,一个原子层内约有1019个钠原子,假定入射光被十层原子吸收,那么一个原子得到10-26W约为10-7eV/s，积累1eV需要10-7s大约是116天！这于实验事实严重不符。电子能量与入射光频率相关是经典理论所无法解释的。图3-1光照在金属钠上1uw暗淡的蓝光照出的电子能量比耀眼的红光照出的电子能量还要大。图3-2红光与蓝光对比爱因斯坦（1879-1955）

二十世纪最伟大的科学家，相对论的创立者。1905年提出光量子假说成功地解释了光电效应现象。光量子说主要观点：光在空间的传播正向粒子那样运动，分为一份一份的，这后来被称为光量子或光子。光子的能量为E

E=h

式中h是普朗克常数，

是光的频率。E=h

1/2mu2=h-w产生光电效应条件:

h

>w核轨道电子光电子

图4-1作用过程

u为电子的初速度

w为电离能（结合能）光电效应发现经典解释量子解释光电作用过程

内容结构示意图四条实验规律E=h

康普顿效应

Compton

effect定义：光子与原子外壳层中的电子发生弹性碰撞，将一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而光子的能量和运动方向发生变化，这种效应称为康普顿效应。光电效应与康普顿效应区别：光电效应中的光子将其全部能量交给电子后自身消失，且此过程发生在束缚得最紧的内层电子上；康普顿效应中的光子只是损失掉一部分能量，本身并不消失，并且康普顿效应多数发生在束缚得最松的外壳层电子上。电子对效应Electronpairproduction定义：如果光子能量大于两个电子的静止质量（即大于1.022Mev),当

光子从原子核旁经过时,在原子核的库仑场作用下,光子转为一个正电子和一个负电子,这个过程称为电子对效应。产生电子对效应必备条件：1.必须有原子核参加;2.光子的能量必须大于1.022Mev1.对于低能光子和高原子序数的吸收物质,光电效应占优势2.电子对效应主要发生在高能光子与高原子序数物质中3.对于能