電磁放射線の知識

1. 光子の名前 and エネルギー分類 📊

エネルギーが強い順（波長が短い順）に、以下のように分類される。

光子の名前	エネルギー	電離能力	分類
γ線・X線	超強い	あり	電離放射線
紫外線	強い	なし	基本は非電離放射線
可視光・赤外線	弱い	なし	非電離放射線
電波	超弱い	なし	非電離放射線

2. 電磁放射線の基本的な性質 ⚡

ここからは医療で使われるX線・γ線の特徴！

• 速度：真空中は常に光速 ($c \approx 3.0 \times 10^8 \, \text{m/s}$)。
• 重さと電気：重さゼロ！電気（電荷）もゼロ！
• 波と粒の両方の性質：相手の電子とのぶつかり方によって、「波（横波）」と「光子（粒）」の両方の性質を見せる。
• 波（横波）としての性質
  • 干渉（波が重なり合って強まったり弱まったりする）
  • 回折（波が障害物の後ろに回り込む）
  • ブラッグ反射（結晶格子による反射）
  • レイリー散乱（エネルギーを失わずに方向だけ変える波の散乱）
• 光子（粒）としての性質
  • 光電効果
  • コンプトン散乱
  • 電子対生成
  • 光核反応

3. 光子のエネルギーの公式 🧮

光（電磁放射線）のエネルギー $E$ を求めるための超重要公式！
$$ E = h\nu = \frac{hc}{\lambda} \approx \frac{1.24}{\lambda \, [\text{nm}]} \, \text{[eV]} $$
($h$：プランク定数, $c$：光速度, $\nu$：振動数, $\lambda$：波長)