光电子发射的基本过程
光电发射是一种体效应，其过程分三个步骤：第一步：体内电子吸收光子能量被激发跃迁到高能级；第二步：被激发的电子向表面运动，运动过程中会与其它电子或晶格碰撞，失去部分能量；第三步：克服表面势垒的束缚逸出表面。
表面势垒的产生：金属中存在大量自由电子。在通常条件下，可能会有一部分电子克服原子核的库仑力作用逸出表面。但这些逸出电子对金属有感应作用，使金属中的电荷重新分布，在表面出现与电子等量的正电荷。逸出电子受到这种正电荷作用，动能减小，不能远离金属。在金属表面形成偶电层，阻碍电子向外逸出，即表面势垒。在半导体中，表面势垒是由于半导体缺陷和表面晶格不连续产生的，与电子亲和力有关。
实际含义与光电子谱相同。但较直接地表示外光电效应。这里着重介绍光电子发射到真空前的物理过程。由于光子在固体中的平均自由程较长，发射光电子的始发原子可位于远离固体表面的深处，因此光电子进入真空之前还须经历固体内的输运以及渡越表面这两个阶段，所以整个光电发射过程按经典模型描述时，称为三步模型，用来定量处理发射的强度。原子的光电发射几率相对稳定，用量子力学可精确计算不同光子能量对各个电子轨道的偶极跃迁矩阵元。其次确定始发光电子输运到表面处的存活几率，这种非弹性散射一般具有指数衰减的规律，以特征散射几率表征其衰减长度。最后，光电子穿越表面逸入真空时还须克服表面势垒。为此引入逃逸几率，它是光电子动能的函数。利用三步模型可较好地对光电发射作定量分析。与此相对的是一步模型，把电子统一看作某种本征波函数，包括原子内轨道电子的初态以及偶极跃迁至较高能量的光电子末态(通常具有平面波形式)，再处理各种势场(由原子形成的，包括表面势垒)所形成的散射。由于是微观处理，无须借助于实验得出的宏观能量。然而确定固体的内部势决非易事，须作各种近似。
由于非弹性散射的光电子会从能谱中的主峰位置弛豫到伴峰中去。这些过程统称多体效应。此光电子与其它粒子(或准粒子)相互作用而形成不同的系统组态。光电子由此具有不同的能态(不同的伴峰)。伴峰的存在给定量分析带来困难，但通过伴峰的考察可获得各种有用的信息 。
