切倫科夫輻射

　　在透明媒質中穿行的，其速度超過媒質中光速的帶電粒子所發出的一種輻射。1934年，蘇聯物理學傢∏.A.切倫科夫發現高速電子在各種高折射率的透明液體和固體中發出一種淡藍色的微弱可見光。帶電粒子既可來自外源，也可由γ射線的康普頓散射或光電效應產生。切倫科夫在實驗中能夠將這種新型微光同通常的螢光或磷光區分開來，證明它具有明顯的方向性，強偏振以及隨媒質變化不大的譜分佈等一系列特點。1937年И.М.夫蘭克和И.Ε.塔姆對此現象作瞭系統的理論研究，說明這種輻射是由於帶帶電粒子速度超過媒質中光速(相速度)所產生的。以上三人因此項工作獲得1946年斯大林獎和1958年諾貝爾物理學獎。

　　切倫科夫輻射同加速帶電粒子的輻射不同，它不是單個粒子的輻射效應，而是運動帶電粒子與媒質內的束縛電荷和誘導電流所產生的集體效應。

　　切倫科夫輻射可以看成為一種在媒質中的電磁沖擊波，類似於超音速子彈或飛機在空氣中形成的沖擊波。不考慮媒質的色散，設粒子的速度為 υ，媒質中的光速為с/n(с為真空中光速，n為折射率)。由於υ>с/n，故粒子在其運動的途徑上的各點所激發的媒質中的電磁場有一個圓錐形包絡面，這就是上述電磁沖擊波。從圖中可看出輻射方向沿圓錐包絡面的法線。當粒子在位置1激發的波經t時間後其波前達到сt/n時，粒子本身走過距離vt達到位置2，故輻射方向與粒子軌道間的夾角θ滿足：

切倫科夫輻射的電矢量位於圖紙平面內。

　　切倫科夫輻射的頻譜是連續的，在不考慮色散時，強度的譜分佈正比於w(角頻率)。但實際上任何媒質都是有色散的，即折射率為角頻率的函數n＝n(w)，這時顯然隻有在滿足不等式n(w)>с/v>1的波段才有切倫科夫輻射。在X射線波段n(w)總是小於1的，故切倫科夫輻射頻譜總有一個上限。通常它的能量相當集中於可見光范圍，並側重於它的藍紫端。

　　利用切倫科夫輻射制成的測定高速粒子的探測器，稱為切倫科夫計數器，已廣泛應用於高能物理學。它具有計數率高，分辨時間短，能避免低速粒子幹擾。準確測定粒子運動速度等優點。

　　

參考書目

　J. V. Jelley， Cerenkov Radiation and its Application，Pergamon Press， London， New York，Paris， Los Angeles， 1958。

　Д.伊凡寧柯，A.索科洛夫著，黃祖洽譯：《經典場論》，科學出版社，北京，1958。