伽马射线
伽马射线是原子核从较高能态跃迁到较低能态时发出的高能光子。在纯伽马跃迁中，质子数和中子数都不改变；变化的是原子核的内部能量，常常还包括角动量状态。
核能级之间的跃迁
激发态原子核可以发出伽马光子来降低能量。光子能量等于两个核能级之差：Eγ=hν=hc/λ。由于核能级量子化，伽马谱常出现具有核素特征的离散谱线。纯伽马发射使核激发降低，但 A 与 Z 不变。
伽马发射常跟在其他衰变之后
α 或 β 衰变可能把子核留在激发态，随后子核通过一个或多个伽马光子逐级退激发。因此“伽马射线”常描述衰变之后的退激发步骤，而不是再次改变元素本身。
衰减是指数型的
窄束伽马射线穿过均匀吸收体时常用 I=I₀e−μx 描述，其中 μ 是线性衰减系数、x 是厚度。半值层是使强度降为一半的厚度。衰减是概率过程：加厚屏蔽降低穿透光子的数量，并不是让每个幸存光子逐步失去固定比例的能量。
衰减探索器
光子与带电粒子的相互作用方式不同
伽马光子不带电，因此不会像 α 粒子那样沿轨迹连续强烈电离。单个光子可发生光电吸收、康普顿散射或电子—正电子对产生，具体取决于能量和材料。“穿透力强”表示通过给定厚度的概率可能较大，而不是“完全不相互作用”。
计算示例
1. 由频率求光子能量
解答
ν=3.0×10¹⁹ Hz 时，E=hν≈6.63×10⁻³⁴×3.0×10¹⁹=1.99×10⁻¹⁴ J。
2. 纯伽马发射改变什么
解答
原子核降到较低能态，但 A 与 Z 都不变；光子带走能量和动量。
3. 使用衰减公式
解答
若 μx=ln2，则 I/I₀=e−ln2=1/2，这个厚度就是一个半值层。