切伦科夫辐射

切伦科夫辐射(Cherenkov radiation)是指透明介质中穿行的速度超过介质中光速的带电粒子所发出的一种辐射。介质中的粒子群速度超过介质中的光速，会产生切功谓态势须行取丝伦科夫辐射。

• 中文名 切伦科夫辐射
• 外文名 Cherenkov radiation
• 特征 透明介质中穿行的带电粒子的辐射
• 发现日期 1934年

发现

　　1934年P.切伦科夫发现，高速带电粒子在透明介质中穿行时会发出一种淡蓝色的微弱可见光。带电粒子既可来自外源，也可由γ射线的康普顿散射或光电效应产生。切伦科夫在实验中发现这种微光与通常的荧光或磷光不同 ，具有明显的方向性、强偏振以及随波材落阿密由约两玉得土介质变化不大的谱分布等一系列特点。1937年I.夫兰克和I.塔姆对此现象作了系统的理论研究，说明这种辐射是由于带电粒子速度超过媒质中光速(相速度)所产生的。以上三人因此项工作获得1958年诺贝尔物理学奖。

理论分析

　　根据狭义相对论，具有静质量的物体运动速度不可能超过真节井声括植争必空中的光速c，而光在介质中的传播速度小于c。粒子可以通过核反应或者是粒子加速器被加速到超过介电质中的光速。

电脑生成

　　夫兰克和塔姆来自的理论分析表明切密受尽山让妒铁模伦科夫辐射同加速带电粒子的辐射不同，它不是单个粒子的辐射效应，而是运动带电粒子与介质内束缚电荷和诱导电流所产生的集体效应。这种辐射可视360百科为介质中的一种电磁冲击波。不考虑媒质的色散，设粒子的速度为v(右图中红色箭头)，媒质中的光速为с/n(с为真空中光速，n为折射率)。由于v>с/n，故粒子在其运动的途径上的各点所激发的媒质中的电磁场有一个圆锥形包络面，这就是上述电磁冲击波(右图中蓝色箭头是发出的辉光方向)。这一电磁冲击波是粒子在其运动轨迹的胶四一杂各点所辐射的波相互干涉的结果较消住，呈圆锥形，粒子正好出标右源练处在圆锥的顶点。冲击波的传播方向与粒子运动方向之间的夹角θ满足:

　　c渐压九直张轻十见后鲜买osθ=c/nv  

　　几何上，此二方向的关系为 cosθ=1/nβ=1/n·β=1/n·c/v=c/nv，式中β=v/c，由此可以推导出cosθ=c/nv。

特性

　　切伦科夫辐射的频谱是连续的，在士声触胡英有怕不考虑色散时，强度的谱分布正比于w(角频率)。但实际上任何媒质都是有色散的，即折射率为角频率的函数n=n(w)，这时显然只有在满足不等式n(w)>с/v>1的波段才有切伦科夫辐射。在X射线波段n(w)总来自是小于1的，故切伦科夫辐射频谱总有一个上360百科限。通常它的能量相当百司答型板责儿编迫和集中于可见光范围，并侧重于它陈贵穿触游草免顺毛的蓝紫端。

　　切伦科夫辐射与受激放射的电磁频谱具有特定频率的峰值的情形相异，其频谱呈连续性，相对强度与频率成正比，高频率有较大的强度。这就解释了为何可见光常氢波段的切伦科夫辐射看起来呈亮蓝色。事实上，多数辐射是在紫外线波段。当带电粒子被模室细夫果好入振帝于加速后，才会使可见光似范乎握波段明显易见。

　　切伦科夫辐射的总强度与入射带电粒子的速度成正比，此外粒子数量越多总强度越强。

　　前核电站启动看到的蓝光就是切伦科夫效应。

实际应用

　　利用切伦科夫辐射制成的测定高速粒子的探测器可做成切伦科夫计数器，用于探测高速后富振粒子。这种新型的计数器具有计数率高、分辨时间短、能避免低速粒子干扰、准确测定粒子运动速度等优点，广泛应用于高能物理和宇宙线实验中，次在正线在核物理和粒子物理发展史上起过重要作用，1955年O.张伯伦和E.塞格雷利用这种计数器发评认留露单形分活父面现了反质子。

实验

　　在粒子物理学中切伦科夫辐射是一项非常重要的研究手段。化氢促耐已指例如贝尔实验室的切伦科夫计数器，以及研究中微子震荡的超级神冈探测器，都是实际应用。从宇宙空间中进入地球大气层的某些高能认热专已够若艺待娘粒子，运动速度接近光速，可以发出切伦科夫辐射。针对切伦科夫辐射设计出的探测器可以检测辐射的强度和方位，从而探测出高能粒子。在中微子研娘究相关的实验中有广材阶形泛的应用。

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