能量不同的光子與物質的作用不同，考量光子與鉛作用的機率隨光子能量的變化，下列那一能量附近其總衰減係數最低？

本題觀念：

本題探討游離輻射（光子）與物質交互作用時，總衰減係數（total attenuation coefficient）隨著光子能量變化的物理特性。光子與物質的作用主要由三種機制組成：

1. 光電效應 (Photoelectric effect)：主要發生在低能量、高原子序（$Z$）的物質，發生機率大約與 $Z^3$ 成正比，並與 $E^3$ 成反比。
2. 康普頓散射 (Compton scattering)：主要發生在中等能量，發生機率主要與物質的電子密度成正比，並與光子能量 $E$ 呈現緩慢反比下降的關係。
3. 成對產生 (Pair production)：發生閾值為 1.022 MeV。當光子能量超過閾值後，發生機率會隨能量 $E$ 的對數增加而上升，並與 $Z^2$ 成正比。

物質的「總衰減係數」為這三種作用機率（截面積）的總和。

選項分析

• A. 0.03 MeV：錯誤。在此極低能量下，光子與高原子序的鉛（$Z=82$）主要透過光電效應進行交互作用。因為光電效應與能量的三次方成反比，此時鉛的總衰減係數非常巨大。
• B. 0.3 MeV：錯誤。隨著光子能量增加，光電效應大幅下降，康普頓散射的比例開始增加，但整體的衰減係數相較於更高能量的區域仍然偏高，尚未到達最低點。
• C. 3 MeV：正確

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