X, γ선/광전효과

3. χ선, γ선

전자기 방사선의 일종. 

전자기파 : 빛과 마찬가지로 파동으로서의 성질과 입자로서의 성질 모두 갖춤.

하전입자와의 차이는 전자기방사선은 전하를 가지고 있지 않으므로, 쿨롱포스가 미치지 않음. 이리하여 하전입자와는 상호작용 방식도 다름. 전자기 방사선 상호작용의 대표적인 과정들은 아래에.

 

3-1. 광전효과( 프 : l'effet photoélectrique , 영 : photoelectric effect )

	설명
E가 원자핵/궤도전자의 결합에너지보다 높을 때	궤도전자가 원자핵으로부터의 영향 벗어나, 튀어나감
E가 원자핵/궤도전자의 결합에너지보다 낮을 때	궤도전자가 원자핵에 계속 묶여있음. 속박상태

결국 이 현상은 궤도전자를 원자로부터 분리되어지는 현상을 의미함. 이 현상의 결과로, 운동에너지는 원래의 감마선 에너지에서 전자의 결합에너지를 뺀 것과 같음.

광전효과는 전자기방사선보다 낮은 에너지인 자외선이나 가시광선에서도 일어나는 현상.

광전자의 에너지는 아래식처럼.

전자기방사선의 에너지가 이온화에너지보다 낮으면 광전효과는 일어나지 않으나, 들쯤현상은 일어남.  광전효과가 일어나기위한 최소조건으로, 한계진동수(최저진동수보다 높은 진동수를 가진 전자기방사선) 필요.

 

3-2.하전입자와의 관계

전리현상인 광전효과는 같은 단어이지만 하전입자의 전리현상과는 다른 양상을 띈다. 

	설명
하전입자 전리	이온화시, 하전입자에너지 일부를 원자/분자에 주면서 에너지를 상실
광전효과 전리	전자기방사선E* = 이온화에너지+광자운동에너지 형태로 바뀌어 흡수

*전자기방사선E(광자의 수)가 강할수록 광전효과로 인해 방출되는 광전자의 수가 많아진다.

 

3-3.광전효과 발생확률 

발생확률은

표현되며, 좌변은 광전자의 흡수단면적으로서 전체적으로 광전효과는 원자번호가 클수록 확률이 증가하고, 전자기방사선의 에너지가 커짐에 따라 확률이 감소.

	요인	기타
광전효과 확률 증가	원자번호(Z) 클수록
광전효과 확률 감소	전자기방사선의 에너지(E)가 커질수록