切伦科夫辐射

[拼音]：Qielunkefu fushe

[外文]：Cerenkov radiation

在透明媒质中穿行的，其速度超过媒质中光速的带电粒子所发出的一种辐射。1934年，苏联物理学家∏.A.切伦科夫发现高速电子在各种高折射率的透明液体和固体中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。切伦科夫在实验中能够将这种新型微光同通常的荧光或磷光区分开来，证明它具有明显的方向性，强偏振以及随媒质变化不大的谱分布等一系列特点。1937年И.М.夫兰克和И.Ε.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1946年斯大林奖和1958年诺贝尔物理学奖。

切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媒质内的束缚电荷和诱导电流所产生的集体效应。

切伦科夫辐射可以看成为一种在媒质中的电磁冲击波，类似于超音速子弹或飞机在空气中形成的冲击波。不考虑媒质的色散，设粒子的速度为 υ，媒质中的光速为с/n(с为真空中光速，n为折射率)。由于υ>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。从图中可看出辐射方向沿圆锥包络面的法线。当粒子在位置1激发的波经t时间后其波前达到сt/n时，粒子本身走过距离vt达到位置2，故辐射方向与粒子轨道间的夹角θ满足：

切伦科夫辐射的电矢量位于图纸平面内。

切伦科夫辐射的频谱是连续的，在不考虑色散时，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)总是小于1的，故切伦科夫辐射频谱总有一个上限。通常它的能量相当集中于可见光范围，并侧重于它的蓝紫端。

利用切伦科夫辐射制成的测定高速粒子的探测器，称为切伦科夫计数器，已广泛应用于高能物理学。它具有计数率高，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。

参考书目

J. V. Jelley， Cerenkov Radiation and its Application，Pergamon Press， London， New York，Paris， Los Angeles， 1958。Д.伊凡宁柯，A.索科洛夫著，黄祖洽译：《经典场论》，科学出版社，北京，1958。