專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)108 年第 16 題單選題
有關X光的物理性質,下列敘述何者錯誤?
A重量大約等於電子正確答案
B自旋spin是整數
C比紫外線波長更短的電磁波
D在沒有介質情況下可以傳播前進
A正確答案
X光是電磁波(光子),不具質量;自旋為整數1,波長比紫外線短,可在真空中傳播。
為什麼答案是 A
錯誤敘述(即本題答案)。X光是電磁波,由光子(photon)構成,光子靜止質量為零,不可能等於電子質量(9.11×10⁻³¹ kg)。把光子當粒子有質量是常見錯誤。
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完整詳解
Pro · 無限重點 X光是電磁波(光子),不具質量;自旋為整數1,波長比紫外線短,可在真空中傳播。
X光=光子=電磁波,沒有質量!「重量等於電子」一看就錯。
逐選項分析
A✓ 正確
錯誤敘述(即本題答案)。X光是電磁波,由光子(photon)構成,光子靜止質量為零,不可能等於電子質量(9.11×10⁻³¹ kg)。把光子當粒子有質量是常見錯誤。
B✕
正確。光子屬於玻色子(boson),自旋量子數為1(整數)。電子、質子、中子才是自旋1/2的費米子。這也是X光不遵循庖立不相容原理的原因。
C✕
正確。電磁波譜由長到短:無線電波→微波→紅外線→可見光→紫外線→X光→γ射線。X光波長約0.01–10奈米,比紫外線(10–400nm)更短,能量更高。
D✕
正確。X光屬電磁波,與聲波(超音波)不同,不需介質即可傳播,在真空中以光速c前進。這也是X光能穿透人體進行影像診斷的物理基礎。
X光基本物理性質速記
| 性質 | X光 | 對照(電子/聲波) |
|---|
| 靜止質量 | 0(光子無質量) | 電子有質量 |
| 自旋 | 1(整數,玻色子) | 電子1/2(費米子) |
| 波長 | 0.01–10 nm | 紫外線10–400 nm |
| 傳播速度 | 光速c | 聲波遠小於c |
| 需要介質 | 否(真空可傳) | 超音波必須有介質 |
| 電荷 | 中性 | 電子帶負電 |
把「光子有粒子性」誤解為「光子有質量」。光子雖具粒子性質(可碰撞、可被吸收),但靜止質量為零,動量靠 p=h/λ 而非 mv 計算。考選部最愛在這個地方挖洞。