108年:放射器材(1)

有關 X光的物理性質,下列敘述何者錯誤?

A重量⼤約等於電⼦
B⾃旋 spin 是整數
C比紫外線波⻑更短的電磁波
D在沒有介質情況下可以傳播前進

詳細解析

本題觀念:

本題考查 X 光(X-ray)的基本物理性質。X 光是一種電磁波,本質上是光子(photon),具有特定的量子力學特性。本題為反向題,問「何者錯誤」,須從選項中找出描述不正確的敘述。

選項分析

(A) 重量大約等於電子 ❌(錯誤陳述 = 本題答案) X 光是電磁輻射的一種,其攜帶能量的基本粒子為光子(photon)。根據現代物理理論,光子的靜止質量(rest mass)為零(massless),並不等於電子的質量(me9.11×1031m_e \approx 9.11 \times 10^{-31} kg)。光子在真空中以光速行進,依據相對論,零靜止質量的粒子必須以光速運動。此選項宣稱 X 光「重量大約等於電子」,明顯錯誤。

(B) 自旋 spin 是整數 ✅(正確陳述) 光子屬於玻色子(boson),其自旋量子數(spin quantum number)為 1,是整數。與之相對,費米子(fermion,如電子、質子)自旋為半整數(1/2)。因此「X 光光子的 spin 是整數」為正確陳述。

(C) 比紫外線波長更短的電磁波 ✅(正確陳述) 電磁波譜中,X 光的波長範圍約為 0.01 nm 至 10 nm,短於紫外線(Ultraviolet, UV)的 10 nm–400 nm,但長於伽瑪射線(gamma ray,< 0.01 nm)。此選

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