一個 50 MeV光子和水產生作用，最主要的作用為下列何者？

本題觀念：

本題考查游離輻射（光子）與物質（水）發生交互作用的物理機制。光子與物質的作用機率主要取決於入射光子的能量（$E$）以及吸收物質的原子序（$Z$）。對於水（或人體軟組織，有效原子序 $Z_{eff} \approx 7.4$），三種主要的交互作用在不同能量區間各占優勢：

1. 光電效應 (Photoelectric effect)：主導低能區段（水中約 $< 30 \text{ keV}$）。
2. 康普吞效應 (Compton scattering)：主導中能區段（水中約 $30 \text{ keV} \sim 25 \text{ MeV}$）。
3. 成對發生 (Pair production)：主導高能區段（水中約 $> 25 \text{ MeV}$）。

選項分析

• A. 光電效應 (Photoelectric effect)： 光電效應發生的機率大約與原子序的三次方（$Z^3$）成正比，並與光子能量的三次方（$E^3$）成反比。在水或軟組織中，光電效應只有在非常低能量（小於 $30 \text{ keV}$）時才是主要的作用機制。在 $50 \text{ MeV}$ 的極高能量下，光電效應的機率微乎其微，故此選項錯誤。

• B. 康普吞效應 (Compton scattering)： 康普

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