專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全104 年第 58 題單選題
質量衰減係數µ/ρ的單位為m2/kg,若以N代表每公克物質的原子數,Z為物質的原子序,則電子的衰減係數(m2/electron)為何?
Aμ/(ρ×N×Z×1000)正確答案
B(μ×1000)/(ρ×N×Z)
Cµ/(ρ×N×Z)
Dµ/(ρ×N×1000)
A正確答案
質量衰減係數除以「每公斤物質的電子數」即得電子衰減係數,需把每公克轉換為每公斤(×1000)。
為什麼答案是 A
正確。每公斤物質的電子數 = N×Z×1000,將 µ/ρ (m²/kg) 除以此電子密度即得 m²/electron。單位:(m²/kg)÷(electron/kg)=m²/electron,完全吻合。
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完整詳解
Pro · 無限重點 質量衰減係數除以「每公斤物質的電子數」即得電子衰減係數,需把每公克轉換為每公斤(×1000)。
單位推導法:m²/kg ÷ (electron/kg) = m²/electron。每kg電子數 = N(每g原子數)×Z(每原子電子數)×1000(g/kg)。
逐選項分析
A✓ 正確
正確。每公斤物質的電子數 = N×Z×1000,將 µ/ρ (m²/kg) 除以此電子密度即得 m²/electron。單位:(m²/kg)÷(electron/kg)=m²/electron,完全吻合。
B✕ 陷阱
錯誤。將 1000 放在分子等於把單位變成 m²·1000/electron,1000 應該用來把 g 轉 kg(放分母),方向顛倒。
C✕ 陷阱
錯誤。漏掉 g→kg 的換算因子 1000。N 是「每公克」的原子數,但 µ/ρ 是「每公斤」單位,必須補上 ×1000 才能單位相容。
D✕
錯誤。少乘了 Z(原子序)。每個原子有 Z 個電子,要算「電子」衰減係數必須除以總電子數 N×Z×1000,不能只除以原子數。
三種衰減係數對照
| 係數類型 | 符號 | 單位 | 推導 |
|---|
| 線性衰減係數 | µ | 1/m | 原始定義 |
| 質量衰減係數 | µ/ρ | m²/kg | ÷密度ρ |
| 原子衰減係數 | µ/(ρ·N·1000) | m²/atom | ÷每kg原子數 |
| 電子衰減係數 | µ/(ρ·N·Z·1000) | m²/electron | ÷每kg電子數 |
本題陷阱在 N 的定義是「每公克」原子數,而 µ/ρ 是「每公斤」單位,必須補 ×1000 在分母做單位換算。考生若忽略單位 g 與 kg 的差別會選 C;若忘記乘 Z 會選 D。