برهم‌كنش فوتون با ماده

وقتي فوتون از ميان يك ماده عبور مي‌كند،‌ به صورت‌هاي زير برهم‌كنش مي‌كند:

اگر با الكتروني كه ابتدا ساكن است برخورد كند، شبيه يك ذره پراكنده خواهد شد: مقداري از اندازه حركتش را به الكترون منتقل مي‌كند و پراكنده مي‌شود به حركتش با سرعت نور ولي با فركانس كوچك‌تر (يا طول موجي بزرگتر) ادامه مي‌دهد كه اين همان اثر كامپتون است.برحسب اینکه الکترون با چه زاویه‌ای پراکنده شده ، انرژی جنبشی‌اش متفاوت خواهد بود. اگر الکترون تحت زاویه 180 درجه پراکنده شود، با انرژی ماکزیمم پراکنده خواهد شد.

اگر با الكتروني اتمي برخورد كند،‌ مطابق با يكي از فرايند‌هاي زير برهم‌كنش مي‌كند:

اگر انرژي كافي داشته باشد، الكترون را به طور كامل از اتم جدا مي‌كند و خود از بين مي‌رود، چون تمام انرژي خود را به الكترون منتقل مي‌كند. اين اثر فوتوالكتريك است.

اگر انرژي آن براي كندن الكترون كافي نباشد، الكترون را به مداري بالاتر مي‌راند. اگر انرژي آن برابر اختلاف انرژي بين ترازهاي اوليه و نهايي باشد،‌ در ضمن اين فرايند تمام انرژي خود را به الكترون منتقل مي‌كند و سپس از بين مي‌رود و اتم برانگيخته مي‌شود در غير اينصورت ، اگر انرژي آن برابر اختلاف انرژي بين تراز‌ها نباشد،‌ هيچ اتفاقي نمي‌افتد.

اگر از نزدیکی  هسته‌‌‌ي اتمي عبور كند و اگر انرژي آن به حد كافي بالا باشد تحت تاثیر نیروی قوی الکترومغناطیسی هیته ای ضمن توليد ماده،‌ از بين مي‌رود. در اين فرايند يك جفت الكترون-پوزيترون توليد مي‌شود كه توليد جفت ناميده مي‌شود. 

پدیده نابودی زوج

وقتی که یک الکترون و یک پوزیترون باهم ترکیب می‌شوند، باعث ایجاد حداقل دو فوتون می‌شوند. باز هم انرژی فوتونهای تولید شده به انرژی جنبشی الکترون و پوزیترون بستگی دارد که هرچه انرژی آنها بیشتر باشد، فوتونهای تولیدی نیز انرژی بیشتری خواهند داشت.

                                                                                          ***

پراکندگی تامسون

در فیزیک، پراکندگی تامسون پراکندگی کشسان تابش الکترومغناطیسی از یک جسم باردار است. بنابراین انرژی جنبشی ذره و فرکانس فوتون قبل و بعد از پراکندگی تغییری نمی کند. میدان‌هایالکتریکی و مغناطیسی موج فرودی به جسم شتاب می‌دهند. جسم باردار به خاطر شتاب گرفتن از خود تابش می‌کند، و به این ترتیب موج فرودی پراکنده می‌شود. ثابت بودن سطح مقطع پراکندگی تامسون و عدم وابستگی اش به فرکانس از خصوصیت های مهم این پراکندگی می باشد. پراکندگی تامسون پدیدهٔ مهمی در فیزیک پلاسما است که نخستین بار جوزف جان تامسون آن را توضیح داد.