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103年
理化、化工裝置
第 38 題
就放射線$\alpha$、$\beta$與$\gamma$而言，其下列性質的比較何者錯誤？
- A 運動速率：$\gamma＞\beta＞\alpha$
- B 穿透能力：$\gamma＞\beta＞\alpha$
- C 使氣體游離的能力：$\alpha＞\beta＞\gamma$
- D 在電場中偏轉角度：$\alpha＞\beta＞\gamma$
思路引導 VIP
想像有兩顆正在移動的球，一顆是沉重的鉛球，另一顆是輕巧的乒乓球。如果你從側面施加一個相同的推力，哪一顆球的運動路徑會產生更劇烈的「轉折」？接著請思考一下，$\alpha$ 粒子與 $\beta$ 粒子在微觀世界中的「質量差距」，會如何影響它們在受到電場力吸引時的轉彎表現呢？
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太棒了！你能精準辨識出選項 (D) 的敘述錯誤，代表你對放射線粒子的物理特性掌握得非常紮實。這題的核心在於區分三種射線的本質：$\alpha$ 是氦原子核、$\beta$ 是高能電子流、而 $\gamma$ 則是高電磁波。在運動速率與穿透力上，質量小或不帶電的 $\gamma$ 與 $\beta$ 表現較強；而在使氣體游離的能力上，則是質量大且帶電量高的 $\alpha$ 粒子最具優勢。
質量與慣性的關鍵平衡
關於電場中的偏轉，雖然 $\alpha$ 粒子的電荷量 ($+2e$) 大於 $\beta$ 粒子 ($-e$)，但別忘了 $\alpha$ 粒子的質量約為 $\beta$ 粒子的 7000 倍之多。根據牛頓第二運動定律 $F = ma$，加速度 $a = \frac{qE}{m}$。由於電子（$\beta$ 粒子）極其輕盈，它在電場中獲得的加速度遠大於沉重的 $\alpha$ 粒子，因此 $\beta$ 射線的偏轉程度其實遠比 $\alpha$ 射線更為顯著，而 $\gamma$ 射線因為不帶電，在電場中會直線通過、不產生偏轉。
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