20 MeV光子在Ge中，其回散射光子能量約為何？

本題觀念：

本題測驗的核心概念為**康普頓散射（Compton scattering）**的運動學，以及在高能光子入射下，**回散射峰（Backscatter peak）**能量的物理極限值。當光子與物質（如題目中的鍺，Ge）內的自由電子或束縛能極弱的外層電子發生彈性碰撞時，光子會將部分能量轉移給電子，自身則以較低的能量散射。當散射角度為 $180^\circ$（即完全反向彈回）時，稱為回散射，此時散射光子保留的能量為所有散射角度中最小。

選項分析

• (A) 0.256 MeV：正確。根據康普頓散射公式，當入射光子能量極大時，回散射光子的能量會趨近於電子靜止質量能量的一半（即 $0.511 \text{ MeV} / 2 = 0.2555 \text{ MeV} \approx 0.256 \text{ MeV}$）。20 MeV 屬於極高能光子，因此其回散射能量非常接近此極限值。
• (B) 0.511 MeV：錯誤。此為電子的靜止質量能量（$m_e c^2$），也是成對產生（Pair production）後，正子與電子發生互毀作用（Annihilation）所產生的單一光子能量，並非回散射光子的極限能量。
• (C) 1.022 MeV：錯誤。此為發生「成對產生」所需的最低閾值能量（Threshold energy），即

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