2) 1
3) 0,25
4) 0,5
Энергия фотона связана с длиной волны уравнением Планка: E = hc/λ, где h — постоянная Планка, c — скорость света, а λ — длина волны. При распространении рентгеновского излучения в воздухе или вакууме скорость практически постоянна, поэтому энергия и длина волны обратно пропорциональны: уменьшение энергии в два раза сопровождается увеличением длины волны в два раза.
Если энергию фотона в первом пучке обозначить как E1, а во втором — как E2, то условие задачи задаёт соотношение E1 = E2/2. Следовательно, λ1/λ2 = E2/E1 = 2. Поэтому правильным является соотношение, равное 2. В реальных рентгеновских аппаратах формируется полихроматический спектр, однако в подобных расчётах рассматривается условный фотон с заданной энергией.
| Физическая характеристика | Первый пучок | Второй пучок | Соотношение |
|---|---|---|---|
| Энергия фотона | E1 | E2 | E1 = 0,5E2 |
| Длина волны | λ1 | λ2 | λ1 = 2λ2 |
| Частота излучения | ν1 | ν2 | ν1 = 0,5ν2 |
| Связь энергии и длины волны | E = hc/λ | Обратная пропорциональность | |
| Проникающая способность | Ниже при прочих равных условиях | Выше при прочих равных условиях | Определяется энергией и спектральным составом |
| Практическое управление спектром | Изменение напряжения на рентгеновской трубке и фильтрации | Рост напряжения повышает энергию и уменьшает длину волны | |
Для рентгеновского излучения повышение энергии фотонов обычно означает более жёсткий пучок с большей проникающей способностью. Напряжение на трубке определяет максимальную энергию тормозных фотонов, а фильтрация удаляет низкоэнергетическую часть спектра. Интенсивность пучка зависит преимущественно от тока трубки и времени экспозиции и не должна смешиваться с энергией отдельного фотона.