电子与光子碰撞会发生什么？ _经验知识

简单来说有两种情况。
如果电子被松散地束缚（准自由电子）。则将导致康普顿散射。导致光子能量的降低（波长增加）。光子撞击电子并提供一些能量。并以更大的波长朝着不同的方向行进。电子将获得动能并向其他方向移动。这有点像桌球相撞的情况。
如果电子束缚在原子核外的轨道中。则可能发生光电效应或者光热效应。如果光子的能量足够大。可以从原子中把电子“踢”出去。那么就构成了光电效应。如果能量不够大。但电子被扰动了下。那么久可能造成光热效应；如果光子能量太小。电子根本不咬它。则光子将不受影响地通过。
原子核外的电子轨道
不同的原子其中电子的轨道是不同的。例如。氢原子只有一个电子。但具有多个电子轨道。不同的轨道代表着氢原子那个唯一的电子的不同能态（或者能级）——3个激发态和1个基态。
这三个激发态是氢原子的稳定能级。
基态是没有能量激发时电子最有可能出现的轨道。
请记住。基态也是电子稳定的能级。下图可以让您更好地了解这些能级：

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上图：原子能级。
通常情况下。说光子撞击电子是不确切的。应该说光子会被电子吸收。但子康普顿散射的情况下。光子和电子之间表现得更像是“撞击” 。
光子和电子相遇发生的事情
简单地说。光子是与其辐射频率成比例的能量包。实际上光子的本质就是能量激起的一种波。
当光子和电子相遇时。能量将在光子和电子之间转移。其能量转给了电子。使得电子变得被“激发” 。电子因此具有了从基态向更高能级移动的能量。
电子在当前轨道出现的概率随之突然变得很小。而在更高能级的某个轨道上出现的概率变得极大。这个过程有点像空间传输——突然从一地消失。从另一地出现。但实际上只是一种概率分布的改变——因为电子也是一种波。围绕原子核的电子实际上是一种分布在不同能级轨道上的波。只是由于能量的干扰。使得电子在各轨道上能够被探测到的概率分布发生了改变。

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上图：光子与电子相遇的两个过程。先吸收（左）。再发射（右）。
但是由于核电荷的存在。电子在高能级轨道分布概率的上升导致了电势的上升。使得电子相对于核电荷的点位存储了过多的能量。这就像是让跳伞运动员站到了跳伞塔上。具备了更多的高度势能。于是电子就会在没有额外能量的干扰的情况下。准备“跳伞” 。这个跳伞动作电子自己是不能控制的。一旦没有了外部能量的持续支持。电子脚下就“虚空”了。就必须跳。
这一跳并不是落下去那么简单。这个过程还伴随着能量的释放——以光的形式。也就是说。把刚才吸收的能量吐出来（既然你已经回到了地面）。如果入射光子能量足够大。足以敲击内层电子。则甚至可能导致产生次级的X射线辐射。这是由于填充在内层的电子被激发后。外层的电子跳入内层填充。就会以辐射形式（通常位于X射线光谱中）发出较高的能量。
这就是光子遇到电子发生的基本情况。
但是如开头我们简述的那样有两种不同的情况:
康普顿散射由亚瑟·荷里·康普顿（Arthur Holly Compton）发现的康普顿散射是带电粒子（通常是电子）对光子的散射。即入射光子（可能是X射线或伽马射线光子）经过原子时能量会减少（波长增加）。这个过程被称为康普顿效应。输入光子的部分能量会转移到反冲电子上。而当带电粒子将其部分能量转换为光子时。又会继续发生康普顿逆散射。
康普顿散射通常是高能光子通过带电粒子可能发生的情况。因为原子的最外层的电子是自由的。更容易产生这种光的非弹性散射效应。通过的光子的波长变化被称为康普顿位移。康普顿散射表现了光子的粒子性。