27번
[혈액종양-22-형성-2차]
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해설
입사 광자가 자유 또는 약하게 결합된 전자와 충돌하여 일부 에너지를 전자에 전달하고 에너지가 감소한 채로 산란되는 광자와 반동 전자(recoil electron)가 생성되는 현상이다. 에너지·운동량 보존으로부터 파장 변화는 Δλ = (h/mc)(1 - cos θ) (컴프턴 공식)로 주어지며, 산란각이 커질수록 산란광자의 파장은 길어지고 에너지는 감소한다. 즉 광자가 완전히 흡수되지 않고 산란되며 전자가 튀어나오는 비탄성 산란을 설명하는 것이 컴프턴 산란이다. 따라서 정답은 2번이다.
오답 선지
① : 광전효과는 광자가 원자 내 결합전자를 완전히 흡수하여 광전자를 방출하는 현상으로, 산란된 광자가 남지 않는다. 낮은 에너지에서 원자번호 Z에 강하게 의존한다는 점에서 컴프톤과 다르다.
③ : 쌍생성은 고에너지 광자가 핵의 전기장 근처에서 소멸하여 전자와 양전자를 생성하는 과정으로, 임계에너지(1.022 MeV) 이상에서 발생하며 산란된 광자가 남지 않는다. 따라서 컴프톤과는 본질적으로 다른 과정이다.
④ : 레이리(탄성) 산란은 원자 전체와의 탄성 산란으로 광자의 에너지 손실이 거의 없고 파장이 변하지 않는다. 저에너지에서 주로 나타나며 컴프톤의 비탄성적 파장 변화와 구분된다.
⑤ : 브렘스트랄룽은 가속도(감속)되는 전자가 핵의 전기장에 의해 감속되면서 광자를 방출하는 현상으로, 광자가 전자와 산란하여 에너지를 잃는 컴프톤 산란과는 성격이 다르다.