108年:醫物幅安(1)

依下圖,康普 吞電子( Compton electron )在下列何種條件下具有最大的動能? 圖片

Aθ= 180°; φ= 0°
Bθ= 90°; φ= 0°
Cθ= 90°; φ= 90°
Dθ= 0°; φ= 180°

詳細解析

本題觀念:

本題考核康普吞散射(Compton scattering)中,康普吞電子(Compton electron)獲得最大動能時的角度條件。需要理解圖中 θ(電子偏轉角)與 φ(散射光子偏轉角)的定義,以及兩者與能量轉移的關係。

影像分析:

圖片顯示康普吞散射的標準示意圖,包含以下元素:

  • 入射光子(incident photon)hν0h\nu_0,從左方水平射入,以紫色虛線箭頭表示
  • 自由電子("Free" electron):位於中心的原子示意圖,標示軌道電子
  • 康普吞電子(Compton electron)eˉ\bar{e},以橘色箭頭朝右上方射出;θ 為此電子與入射光子方向(水平軸)的夾角
  • 散射光子(scattered photon)hνh\nu',以綠色箭頭朝右下方射出;φ 為此散射光子與水平軸的夾角

角度定義確認(依據圖片標示):

  • θ = 康普吞電子的偏轉角(相對於入射光子方向)
  • φ = 散射光子的偏轉角(相對於入射光子方向)

此定義與部分教科書的慣例相反(一般物理慣例常以 θ 表示光子散射角),考生應依題目圖示為準。

選項分析

根據動量守恆與能量守恆分析:

(A) θ = 180°; φ = 0° ❌ θ = 180° 表示

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