專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全104 年第 41 題單選題
核種對慢中子的吸收截面,與下列何者成正比?(E為中子之能量,v為中子之速度)
A正確答案
慢中子吸收截面遵循「1/v 定律」:中子速度越慢,被吸收機率越高,故吸收截面與中子速度成反比。
為什麼答案是 A
正確。慢中子(熱中子能量區)的吸收截面 σ 與中子速度 v 成反比,即 σ ∝ 1/v。物理意義:中子速度越慢,與原子核作用時間越長,被吸收機率越高。此即著名的「1/v 定律 (1/v law)」。
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完整詳解
Pro · 無限重點 慢中子吸收截面遵循「1/v 定律」:中子速度越慢,被吸收機率越高,故吸收截面與中子速度成反比。
口訣:「慢中子 1/v 定律」。中子越慢,停留在核附近時間越長,越容易被吸收。
逐選項分析
A✓ 正確
正確。慢中子(熱中子能量區)的吸收截面 σ 與中子速度 v 成反比,即 σ ∝ 1/v。物理意義:中子速度越慢,與原子核作用時間越長,被吸收機率越高。此即著名的「1/v 定律 (1/v law)」。
B✕ 陷阱
錯誤但易混淆。因 E = ½mv²,故 1/E ∝ 1/v²,並非 1/v。若直覺「能量越低吸收越多」就選 B 會踩雷,應記住是與「速度」成反比,而非與「能量」成反比。
C✕
錯誤。√E ∝ v,與 1/v 剛好相反。若選 C 等於說「中子越快越容易被吸收」,與物理事實相違。
D✕ 陷阱
錯誤且方向相反。吸收截面與 v 成「反比」非「正比」。中子速度越快,與核作用時間越短,被吸收機率反而降低。
中子吸收截面與能量關係
| 中子能量區 | 能量範圍 | 吸收截面行為 | 代表現象 |
|---|
| 熱中子/慢中子 | < 0.5 eV | σ ∝ 1/v | 1/v 定律 |
| 共振區 | 1 eV ~ 1 keV | 出現共振峰 | Breit-Wigner 公式 |
| 快中子 | > 0.1 MeV | σ 較小且平緩 | 彈性散射為主 |
本題最易踩雷處:把「速度 v」與「能量 E」搞混。由 E = ½mv² 可知 1/E ∝ 1/v²,並非 1/v。考生若僅憑直覺「能量低吸收高」就選 1/E,會誤入陷阱。正確記憶應為:1/v 定律針對「速度」而非「能量」。