O que é Efeito Fotoelétrico – Definição

• O efeito fotoelétrico domina com baixas energias dos raios gama .
• O efeito fotoelétrico leva à emissão de fotoelétrons da matéria quando a luz ( fótons ) brilha sobre eles.
• A energia máxima que um elétron pode receber em qualquer interação é hν .
• Os elétrons são emitidos apenas pelo efeito fotoelétrico se o fóton atingir ou exceder um limiar de energia .
• Um elétron livre (por exemplo, da nuvem atômica) não pode absorver toda a energia do fóton incidente. Isso é resultado da necessidade de economizar impulso e energia.
• A seção transversal para a emissão de n = 1 fotoelétrons (casca K) é maior que a dos n = 2 fotoelétrons (casca L). Isso é resultado da necessidade de economizar impulso e energia.

Definição de efeito fotoelétrico

No efeito fotoelétrico, um fóton sofre uma interação com um elétron que está ligado em um átomo. Nesta interação, o fóton incidente desaparece completamente e um fotoelétron energético é ejetado pelo átomo de uma de suas conchas ligadas . A energia cinética do fotoelétron ejetado (E _e ) é igual à energia incidente do fóton (hν) menos a energia de ligação do fotoelétron em seu invólucro original (E _b ).

E _e = hν-E _b

Portanto, os fotoelétrons são emitidos apenas pelo efeito fotoelétrico se o fóton atingir ou exceder um limiar de energia – a energia de ligação do elétron – a função de trabalho do material. Para raios gama com energias superiores a centenas de keV, o fotoelétron retira a maior parte da energia incidente do fóton – hν. Após uma interação fotoelétrica, um átomo absorvedor ionizado é criado com uma vaga em uma de suas conchas ligadas. Essa vaga será rapidamente preenchida por um elétron de uma concha com uma energia de ligação mais baixa (outras conchas) ou pela captura de um elétron livre do material. O rearranjo de elétrons de outras camadas cria outra vaga que, por sua vez, é preenchida por um elétron de uma camada de energia de ligação ainda mais baixa. Portanto, uma cascata de raios-X mais característicos também pode ser gerada. A probabilidade de emissão característica de raios-X diminui à medida que o número atômico do absorvedor diminui. Às vezes, a emissão de um elétron Auger ocorre.

Seções Cruzadas de Efeito Fotoelétrico

Em pequenos valores de energia de raios gama, o efeito fotoelétrico domina . O mecanismo também é aprimorado para materiais de alto número atômico Z. Não é simples derivar expressão analítica para a probabilidade de absorção fotoelétrica de raios gama por átomo em todas as faixas de energias de raios gama. A probabilidade de absorção fotoelétrica por unidade de massa é aproximadamente proporcional a:

τ _{(fotoelétrico)} = constante x Z ^N / E ^3.5

onde Z é o número atômico, o expoente n varia entre 4 e 5. E é a energia do fóton incidente. A proporcionalidade às potências mais altas do número atômico Z é a principal razão para o uso de materiais com alto teor de Z, como chumbo ou urânio empobrecido em blindagens de raios gama. energia, existem fortes descontinuidades na curva da seção transversal. Estes são chamados de “bordas de absoption”e eles correspondem às energias de ligação dos elétrons das conchas atadas dos átomos. Para fótons com a energia logo acima da borda, a energia do fóton é apenas suficiente para sofrer a interação fotoelétrica com o elétron da casca ligada, digamos K-shell. A probabilidade de tal interação está logo acima dessa borda muito maior do que a de fótons de energia ligeiramente abaixo dessa borda. Para os fótons gama abaixo desse limite, a interação com o elétron da casca K é energeticamente impossível e, portanto, a probabilidade cai abruptamente. Essas arestas ocorrem também em energias de ligação de elétrons de outras camadas (L, M, N … ..).