106年:醫物幅安(2)

關於光電效應、康普吞效應、成對發生、合調散射、三項發生( triplet production )、互毀等六種作用,其中涉及到質能互換者有幾種?

A2
B3
C4
D5

詳細解析

本題觀念:

本題考查六種光子與物質的交互作用中,哪些涉及質能互換(mass-energy equivalence,依據愛因斯坦方程式 E=mc2E = mc^2,物質質量與能量可相互轉換)。需逐一判斷每種作用機制是否有質量↔能量的轉換。

選項分析

題目列出六種作用:光電效應、康普吞效應、合調散射、成對發生、三項發生、互毀,要求從中找出涉及質能互換者。

逐一分析:

1. 光電效應(photoelectric effect) 入射光子被原子內層電子完全吸收,光子消失,電子以光電子形式射出。此過程為光子能量轉換為電子動能,屬能量轉換,無質量創生或湮滅,不涉及質能互換

2. 康普吞效應(Compton effect) 入射光子與外層束縛電子發生非彈性散射,光子轉移部分能量給電子,波長變長後繼續傳播。屬能量/動量交換,不涉及質能互換

3. 合調散射(coherent scattering,又稱 Rayleigh scattering) 光子被整個原子彈性散射,無能量損失,方向改變。完全不涉及質能互換。

4. 成對發生(pair production)✓ 能量 ≥ 1.022 MeV 的光子在原子核庫倫電場中消失,轉換為一對電子(ee^-)和正電子(e+e^+)。光子(純能量)→ 兩個具有靜止質量的粒子

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