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1902年德国物理学家勒纳(PhilippLenard)发现金属表面在光的照射下发射电子。
γ(或X)射线通过物质，与物质原子相碰撞，可能将全部能量传递给原子，入射的γ射线(光子)全部消失。能量在原子中分配，使结合能适当的电子获得能量克服原子核的束缚(结合能)发射出去，并使原子受到反冲。这样的作用过程称为光电效应，发射的电子称为光电子。
由于原子的质量远大于电子质量，所以原子的反冲动能是很小的，可以忽略不计。则根据能量守恒定律，光电子的动能(Ee)：
Ee=hν-En(2-2-1)
式中：hν为入射γ(或X)射线(光子)的能量；En为原子核外电子壳层(n为K层，L层或N层…)的结合能。光电子能量与入射γ射线能量(hν)有关。光电子的飞出方向与入射γ(或X)射线的能量相关。根据动量守恒与能量守恒的原理，由于碰撞过程有原子的反冲，在光子入射方向和180°方向上没有光电子发射。在γ光子能量较低时，在垂直γ光子入射方向上光电子发射几率最大；随着γ光子能量的增加，逐渐向入射方向靠近。如图2-2-1所示。光电子与电子一样，在物质中运动逐渐损失能量而被阻止。
图2-2-1不同γ光子能量时光电子分布(极坐标)
当入射γ(或X)光子能量比电子静止质量(m0c2=511keV)小很多时，对于单位厚度物质产生光电效应的几率(τ)随光子能量变化的经验表示式为
核辐射场与放射性勘查
式中：Z为物质原子序数；若为复杂成分物质，则为有效原子序数；Er为入射光子能量；C为一常数，与入射γ光子能量有关。τ称光电吸收系数，或称光电吸收(效应)截面，表示γ光子束垂直穿过1cm物质层时产生光电效应的几率，单位为cm-1。如果物质层的每单位体积中有N个原子，并且假定每个原子截住入射γ光子产生光电效应的截面是τa，则
τ=τaN(2-2-3)
式中：N可以由物质的密度ρ、原子质量数A和阿伏加德罗常数L0求出，即N=ρ·L0/A，因此有
核辐射场与放射性勘查
式中：τ/ρ=τm称质量光电吸收系数(或截面)，单位为cm2/g；τa称原子光电吸收系数，表示原子截住入射γ光子产生光电效应的几率，单位为cm2或巴恩(1巴恩=10-28m2)总的物质光电吸收系数τ的大小，决定于每个τa的大小。
公式(2-2-2)还表明，τ与物质原子序数Z5成正比，相同能量γ光子产生光电效应的几率随Z增大而迅速增强。τ与入射γ光子能量的3.5次方成反比，说明E增大产生光电效应的几率将显著降低。如图2-2-2所示，每个元素的光电吸收截面均随入射光子能量增大而减小。
图2-2-2光电吸收截面
led发射器原理
LED（LightEmittingDiode）发射器原理是利用半导体材料的特性来发光。当电流通过半导体材料时，电子在材料中的能量差会导致光子的释放，从而产生可见光。LED发射器的优点包括高效率、长寿命、环保等。
光电子能谱的基本原理源于爱因斯坦的光电效应定律。当材料接触到高光子能量（波长足够短）的电磁辐射时，会发生电子的发射现象。这是因为材料中的电子处于量子化的能级中，当吸收特定波长的光子后，价电子或核心电子会从基态跃迁至高能级，从而离开原子。这一过程起初被称作光电效应，但现在通常用光电离作用或光致发射来描述。
当样品被单色光照射时，其能量关系可以用Einstein关系式表达为：hν=Ek+Eb，其中hν代表入射光子的能量，Ek是电子获得的动能，而Eb则是电子的电离能，也即结合能。要使电子被电离，光子的能量必须达到一个最低临界值hν0。对于固体样本，通常用功函数φ来衡量这一过程。
当光子的能量远超过临界值时，它有能力电离不同电离能的电子。每个光子会独立地作用于一个电子，可能释放出高动能或低动能的光电子。因此，即使使用固定频率的光源，光致发射也会呈现多色性，反映出样品的量子化能级结构。通过分析光电子的动能分布n(E)，即光电子能谱（PES），我们可以直观地了解电子的能带结构。将n(E)与E的关系绘制成光电子能谱图，这是揭示电子结构轨道模型最直接的证据。从理论角度，更精确地解释光电子能谱应采用电离体系M+的多电子态模型，而非仅依赖于中性体系M的单电子态（轨道）模型。
光电子能谱（photoelectronspectroscopy），利用光电效应的原理测量单色辐射从样品上打出来的光电子的动能（并由此测定其结合能）、光电子强度和这些电子的角分布，并应用这些信息来研究原子、分子、凝聚相，尤其是固体表面的电子结构的技术。对固体而言，光电子能谱是一项表面灵敏的技术。虽然入射光子能穿入固体的深部，但只有固体表面下20～30埃的一薄层中的光电子能逃逸出来（光子的非弹性散射平均自由程比电子的大10～10倍），因此光电子反映的是固体表面的信息。
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