角分辨光电子能谱

用足够强的光照射金属，它就会“吐”出电子——这正是爱因斯坦一个多世纪前解释过的效应。现在设想我们把每一个逃出来的电子都接住，仔细记下两件事：它跑得多快，以及它飞出的精确方向。角分辨光电子能谱正是建立在这个想法之上，把一大群被打出来的电子，变成一幅描绘电子在材料内部如何生活的详尽画像。

它的全名是角分辨光电子发射谱。紫外光或 X 射线把电子从晶体表面打出来；根据每个电子的能量和它逃逸的角度，就能反推出它还在材料内部时所具有的能量和动量。把上百万个这样的电子收集起来，就直接得到材料的能带结构——电子可以占据的允许能量，以及这些能量如何随运动方向而变。它甚至能描出动量空间中那条分隔“已填满”与“空着”状态的精确边界，也就是费米面。

它之所以重要，是因为能带结构是决定一种材料究竟是金属、绝缘体、还是更奇怪东西的隐藏剧本，而角分辨光电子能谱几乎是唯一能不靠猜测、直接把这份剧本读出来的工具。诚实的提醒是：逃出来的电子在被吸收之前只能走过几层原子，所以这种方法主要看到的是表面；样品必须达到原子级洁净、超低温，并在高真空中现场剖开，才能相信它的表面仍然代表内部。