109年:醫物幅安(2)

一X光管以 80 kV的電壓加速電子撞擊鎢靶,則所產生的 X 光最小波長為多少 nm ?(蒲朗克常數 h=6.625×10-34Js)

A0.0155
B0.0125
C1.55
D1.25

詳細解析

本題觀念:

Duane-Hunt 定律描述 X 光管在特定加速電壓下所能產生的最短波長(最高能量光子)。當電子的全部動能轉換為單一 X 光光子時,達到此極限。公式源自能量守恆:eV=hfmax=hcλmineV = hf_{max} = \frac{hc}{\lambda_{min}},整理後得 λmin=hceV\lambda_{min} = \frac{hc}{eV}

選項分析

計算過程(逐步推導):

已知:

  • 管電壓 V=80 kV=80000 VV = 80 \text{ kV} = 80000 \text{ V}
  • 蒲朗克常數 h=6.625×1034 J\cdotpsh = 6.625 \times 10^{-34} \text{ J·s}
  • 光速 c=3×108 m/sc = 3 \times 10^{8} \text{ m/s}
  • 電子電荷 e=1.6×1019 Ce = 1.6 \times 10^{-19} \text{ C}

代入 Duane-Hunt 公式: λmin=hceV=6.625×1034×3×1081.6×1019×80000\lambda_{min} = \frac{hc}{eV} = \frac{6.625 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^{8}}{1.6 \times 10^{-19} \times 80000}

計算分子:

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