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電磁放射線 (過去12年／6問出題)

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🛡️ 電磁放射線 のまとめ ▼

電磁放射線の基本性質 ⚡

  • 重さと電荷：質量ゼロ！電荷ゼロ！
  • 速度：真空中で常に「光速」（$c \approx 3.0 \times 10^8 \, \text{m/s}$）
  • 二面性：相手の電子とのぶつかり方によって、「波」と「粒子（光子）」の両方の性質を見せる

エネルギーの法則 💡

  • エネルギーは振動数 $\nu$ に比例する（細かく震えているほど高エネルギー）
  • エネルギーは波長 $\lambda$ に反比例する（波の幅が狭いほど高エネルギー）

※以下の国家試験問題・選択肢は学習支援を目的として引用しています。問題文および選択肢の著作権は厚生労働省に帰属します。解説・補足・分野分類・関連知識の整理は当サイトが独自に作成しています。

68AM70 【放射線物理学】
光子の物理的特性で正しいのはどれか。
1．運動量は0である。
2．直接電離放射線である。
3．粒子性と波動性を有する。
4．エネルギーは振動数に反比例する。
5．伝播速度は媒質によらず一定である。
正解：3
1.運動量は$p=h/\lambda $（h：プランク定数、λ：波長）で表されます。
2.間接電離放射線です。
4.光子のエネルギーは振動数（周波数：ν）に比例します。波長（λ）に対しては反比例の関係にあります。
5.光子の速度は真空中では一定（光速 c）媒質に応じて速度が変化（遅く）なります。
70AM71 【放射線物理学】
光子について正しいのはどれか。２つ選べ。
1．真空中の速度は一定である。
2．Fermi<フェルミ>粒子である。
3．静止エネルギーは 0.511 MeV である。
4．運動量は de BroglieÏ<ド・ブロイ>波長に比例する。
5．エネルギーは Planck<プランク>定数と振動数の積である。
正解：15
2.光子（電磁波）とα線はボーズ（Bose）粒子です。α線以外の粒子線はFermi<フェルミ>粒子です。
3.光子は静止質量が 0 であるため、静止エネルギーも 0 です。0.511 MeV は「電子」の静止エネルギーに相当します。
4.運動量は波長に反比例します。$\lambda =h/p$（λ：波長、h：プランク定数、p：運動量）
5.$E=hc/\lambda $、エネルギーはプランク定数と振動数の積に等しくなります。
73AM70 【放射線物理学】
光子について正しいのはどれか。
1．質量を持つ。
2．電荷を持つ。
3．運動量を持つ。
4．静止エネルギーを持つ。
5．伝播速度は媒質によらず一定である。
正解：3
光子には静止質量はありませんが、$p=h/\lambda $という運動量を持ちます。
よく出るな！
76AM73 【放射線物理学】
電磁波で正しいのはどれか。２つ選べ。
1．縦波である。
2．電荷を有する。
3．波長が短いほどエネルギーは大きい。
4．伝搬速度は波長と周波数の積に等しい。
5．周波数は紫外線よりマイクロ波の方が高い。
正解：34
1.縦波ではなく横波です。
3. 波長が短いほどエネルギーは大きい：$E = hc/\lambda $より、波長 λ に反比例します。
4.$
u =c/\lambda $　光速cは波長λ×周波数ν
69PM71 【放射線物理学】
X 線の波動性を示す現象はどれか。２つ選べ。
1．光電効果
2．光核反応
3．Bragg[ブラッグ]反射
4．Rayleigh[レイリー]散乱
5．Compton[コンプトン]効果
正解：34
Bragg（ブラッグ）反射と Rayleigh（レイリー）散乱は電磁波としての「干渉」や「散乱」に基づく現象であり、X 線の波動性を直接的に示します。
67AM69 【放射線物理学】
エネルギーが 0.511 MeV に等しい光子の波長［m］はどれか。 た だ し、光 速 を 3.0× 108 m/s、 素 電 荷 を 1.6 ×10-19 C、 プ ラ ン ク 定 数 を 6.6 × 10-34 Js とする。
1．$9.1 \times 10^{-31}$
2．$1.7 \times 10^{-27}$
3．$1.4 \times 10^{-23}$
4．$2.4 \times 10^{-12}$
5．$1.8 \times 10^{-10}$
正解：4
光子のエネルギー E と波長 λに、以下の関係式が成り立ちます。
$E= hc/\lambda $

公式に代入するために、エネルギーの単位を MeV から J（ジュール）に変換する必要があります。$1 eV=1.6\times 10^{-19}$ Jです。
$0.511 MeV=0.511\times 10^{6}\times 1.6\times 10^{-19}$
$J=8.176\times 10^{-14}J$ となります。

$E= hc/\lambda $に代入
$8.176\times 10^{-14}=6.6 \times 10^{-34}\times 3.0\times 10^{8}/\lambda $
$\lambda =2.42\times 10^{-12}$