Черенкова-Вавилова излучение это:

Черенкова-Вавилова излучение
        Черенкова—Вавилова эффект, излучение света электрически заряженной частицей, возникающее при её движении в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде (скорость распространения световых волн). Обнаружено в 1934 П. А. Черенковым при исследовании гамма-люминесценции растворов как слабое голубое свечение жидкостей под действием гамма-лучей. Уже первые эксперименты Черенкова, предпринятые по инициативе С. И. Вавилова, выявили ряд характерных особенностей излучения: свечение наблюдается у всех чистых прозрачных жидкостей, причём яркость мало зависит от их химического состава, излучение имеет поляризацию с преимущественной ориентацией электрического вектора вдоль направления первичного пучка, при этом в отличие от люминесценции (См. Люминесценция) не наблюдается ни температурного, ни примесного тушения (см. Тушение люминесценции). На основании этих данных Вавиловым было сделано основополагающее утверждение, что обнаруженное явление — не люминесценция жидкости, а свет излучают движущиеся в ней быстрые электроны (такие электроны возникают под действием гамма-лучей в результате Комптона эффекта). Поэтому правильнее называть это явление излучением (эффектом) Вавилова — Черенкова в отличие от принятого, особенно в зарубежной литературе, названия «эффект Черенкова». Ч.— В. и. характерно и для твёрдых тел.
         Различные виды свечения, вызываемого гамма-лучами, наблюдались после открытия радия неоднократно, в частности, свечение жидкостей под действием гамма-лучей исследовалось (1926—29) французским учёным М. Л. Малле, получившим фотографии его спектра. Однако доказательств того, что это явление новое, не было, не установлено было и наиболее характерное свойство излучения (обнаруженное Черенковым в 1936) — его направленность под острым углом к скорости частицы.
         Механизм явления был выяснен в работе И. Е. Тамма и И. М. Франка (1937), содержавшей и количественную теорию, основанную на уравнениях классической электродинамики. К тем же результатам привело и квантовое рассмотрение (В. Л. Гинзбург, 1940).
         Условие возникновения Ч.—В. и. и его направленность могут быть пояснены с помощью Гюйгенса - Френеля принципа. Для этого каждую точку траектории заряженной частицы (например, А, В, С, D, рис. 1 и 2) следует считать источником волны, возникающей в момент прохождения через неё заряда. В оптически изотропной среде такие парциальные волны будут сферическими, т.к. они распространяются во все стороны с одинаковой скоростью u = с/n (здесь с — скорость света в вакууме, а п — показатель преломления света данной среды). Допустим, что частица, двигаясь со скоростью υ, в момент наблюдения находилась в точке Е. За t секунд до этого она проходила через точку А (расстояние до неё от Е равно υt). Следовательно, волна, испущенная из А, к моменту наблюдения представится сферой радиуса R = ut (на рис. 1 и 2 ей соответствует окружность 1). Из точек В, С, D свет был испущен во всё более и более поздние моменты времени, и волны из них представляют окружности 2, 3, 4. По принципу Гюйгенса парциальные волны гасят друг друга в результате интерференции всюду, за исключением их общей огибающей, которой соответствует волновая поверхность света, распространяющегося в среде.
         Пусть скорость частицы υ меньше скорости света u в среде (рис. 1). Тогда свет, распространяющийся вперёд, будет обгонять частицу на тем большее расстояние, чем раньше он испущен. Общей огибающей парциальные волны при этом не имеют — все окружности 1, 2, 3, 4 лежат одна внутри другой. Это соответствует тому очевидному факту, что электрический заряд при равномерном и прямолинейном движении со скоростью, меньшей скорости света в среде, не должен излучать свет. Однако положение иное, если
         υ > u = c/n, или βn > 1 (1)
         (где β = υ/c), т. е. если частица движется быстрее световых волн. Соответствующие им сферы пересекаются (рис. 2). Их общая огибающая (волновая поверхность) — конус с вершиной в точке E, совпадающей с мгновенным положением частицы, а нормали к образующим конуса определяют волновые векторы (т. е. направление распространения света). Угол, который составляет волновой вектор с направлением движения частицы (см. рис. 2), удовлетворяет соотношению:
         cos θ = u/υ = c/nυ = 1/βn. (2)
         Такой же метод рассмотрения можно провести и для оптически анизотропных сред. При этом нужно учитывать, что скорость света в этой среде зависит от направления его распространения, поэтому парциальные волны не являются сферами. В этом случае обыкновенному и необыкновенному лучам будут соответствовать разные конусы и излучение будет возникать под разными углами θ к направлению распространения частицы согласно соотношению (2). Условие (1) для оптически анизотропных сред формулируется несколько иначе. Во всех случаях основные формулы теории хорошо согласуются с опытом.
         Теория показала, что в оптически изотропной среде частица с зарядом е, прошедшая расстояние в 1 см со скоростью υ > u, излучает энергию:
        (3)
         (3)
         ω = 2 nc/λ циклическая частота света, λ — длина волны излучаемого света в вакууме). Подынтегральное выражение определяет распределение энергии в спектре Ч. — В. и., а область интегрирования ограничена условием (1).
         Ч. — В. и. возникает при движении не только электрона в среде, но и любой заряженной частицы, если для неё выполняется условие (1). Для электронов в жидкостях и твёрдых телах условие (1) начинает выполняться уже при энергиях Черенкова-Вавилова излучение 105 эв (такие энергии имеют многие электроны радиоактивных процессов). Более тяжёлые частицы должны обладать большей энергией, например протон, масса которого в Черенкова-Вавилова излучение2000 раз больше электронной, для достижения необходимой скорости должен обладать энергией Черенкова-Вавилова излучение 108 эв (такие протоны можно получить только в современных ускорителях).
         На основе Ч. — В. и. разработаны экспериментальные методы, которые широко применяются в ядерной физике как для регистрации частиц, так и для изучения их природы (см. Черенковский счётчик). Измерение θ в среде (радиаторе) с известным п или определение порога излучения позволяют получать из уравнения (2) или условия (1) скорость частицы. Установив скорость частицы и определив её энергию по отклонению в магнитном поле, можно рассчитать массу частицы (это было, например, использовано при открытии антипротона). Для ультрарелятивистских частиц условие (1) начинает выполняться уже в сжатых газах (газовые черенковские счётчики). Ч. — В. и., возникающее в атмосфере Земли, служит для изучения космических лучей.
         Ч. — В. и. может наблюдаться в чистом виде только в идеальных случаях, когда частица движется с постоянной скоростью в радиаторе неограниченной длины. При пересечении частицей поверхности радиатора возникает т. н. переходное излучение. Оно было теоретически предсказано Гинзбургом и Франком (1946) и впоследствии исследовано экспериментально. Сущность его состоит в том, что электромагнитное поле частицы в вакууме и в среде различны. Любое изменение поля частицы всегда приводит к излучению света. При тормозном излучении (См. Тормозное излучение), например, оно вызывается изменением скорости частицы, а в случае переходного излучения тем, что меняются электромагнитные свойства среды вдоль траектории частицы. В тонком радиаторе, удовлетворяющем условию (1), переходное излучение в известной мере неотделимо от Ч. —В. и. В непрозрачных для света веществах возникающее на их границе переходное излучение играет доминирующую роль, т.к. интенсивность Ч. — В. и. снижена его поглощением. Переходное излучение возникает и тогда, когда не выполнено условие (1) (например, при малых скоростях частицы или, напротив, при излучении ультрарелятивистской частицы в области частот рентгеновского спектра, где n < 1 и, следовательно, всегда βn < 1). Интенсивность переходного излучения мала и обычно недостаточна для регистрации отдельной частицы. Для эффективной его регистрации может быть использовано суммирование излучения частицы при последовательном пересечении ею нескольких границ раздела.
         В 1940 Э. Ферми обобщил теорию Ч. — В. и., приняв во внимание, что реальная среда обладает способностью поглощать свет по крайней мере в некоторых областях спектра. Полученные им результаты внесли существенные уточнения в теорию т. н. ионизационных потерь заряженными частицами (эффект поляризации среды).
         Ч. — В. и. является примером оптики «сверхсветовых» скоростей и имеет принципиальное значение. Ч. — В. и. экспериментально и теоретически изучено не только в оптически изотропных средах, но и в кристаллах (оптически анизотропные среды), теоретически рассмотрено излучение электрических и магнитных диполей и мультиполей. Ожидаемые свойства излучения движущегося магнитного заряда были использованы для поисков магнитного монополя. Рассмотрено излучение частицы в канале внутри среды (например, излучение пучка частиц внутри волновода). При Ч. — В. и. новые особенности приобретает Доплера эффект в среде: появляются т. н. аномальный и сложный эффекты Доплера. Можно полагать, что всякая система частиц, способная взаимодействовать с электромагнитным полем, будет излучать свет за счёт своей кинетической энергии, если ее скорость превышает фазовую скорость света.
         Теоретические представления, лежащие в основе Ч. —В. и., тесно связаны с др. явлениями, имеющими значение в современной физике (волны Маха в акустике, вопросы устойчивости движения частиц в плазме (См. Плазма) и генерации в ней волн, некоторые проблемы теории ускорителей частиц, а также генерация и усиление электромагнитных волн).
         Лит.: Черенков П. А., Видимое свечение чистых жидкостей под действием γ-радиации, «Докл. АН СССР», 1934, т. 2, № 8: Вавилов С. И., О возможных причинах синего λ-свечения жидкостей, там же; Тамм И. Е., Франк И. М., Когерентное излучение быстрого электрона в среде, там же, 1937, т. 14, № 3; Черенков П. А., Тамм И. Е., Франк И. М., Нобелевские лекции, М., 1960; Джелли Дж., Черенковское излучение и его применения, пер. с англ., М., 1960; Зрелов В. П., Излучение Вавилова — Черенкова и его применение в физике высоких энергий, ч. 1—2, М., 1968.
         И. М. Франк.
        
        Рис. 1. Движение заряженной частицы в среде со скоростью ν < u. Сферы 1, 2, 3, 4 — положение парциальных волн, испущенных частицей из точек A, B, C, D, соответственно.
        Рис. 2. Движение заряженной частицы в среде со скоростью ν > u. Угол θ указывает направление возникающего излучения.
        Рис. 2. Движение заряженной частицы в среде со скоростью ν > u. Угол θ указывает направление возникающего излучения.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Черенкова-Вавилова излучение" в других словарях:

  • ЧЕРЕНКОВА — ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ — (эффект Вавилова Черенкова), возникает при движении в веществе заряженных частиц со скоростью, превышающей фазовую скорость света (см. ФАЗОВАЯ СКОРОСТЬ) в этом веществе. Обнаружено в 1934 г. П. А. Черенковым (см. ЧЕРЕНКОВ Павел Алексеевич) при… …   Энциклопедический словарь

  • ЧЕРЕНКОВА — ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ — (Черенкова Вавилова эффект), излучение света электрически заряженной ч цей, возникающее при её движении в среде с пост. скоростью v, превышающей фазовую скорость света в этой среде (скорость распространения световых волн). Обнаружено в 1934 при… …   Физическая энциклопедия

  • ЧЕРЕНКОВА -ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ — (Черенкова Вавилова эффект, иногда наз. Вавилова Черенкова излучение) излучение света электрически заряженной частицей, возникающее при её движении в среде с пост. скоростью ?, превышающей фазовую скорость света в этой среде (скорость… …   Физическая энциклопедия

  • ЧЕРЕНКОВА-ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение (Черенкова Вавилова эффект), возникающее при движении заряженных частиц в веществе, когда их скорость превышает фазовую скорость света в этой среде, т.е. при условии с > υ > с/п, где с скорость света в вакууме, ν… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Черенкова — Вавилова излучение — Электромагнитное излучение Синхротронное Циклотронное Тормозное Равновесное Монохроматическое Черенковское Переходное Радиоизлучение Микроволновое Терагерцевое Инфракрасное Видимое Ультраф …   Википедия

  • Черенкова-Вавилова излучение — известно также как черенковское излучение, конусообразное излучение света, которое возникает при движении в веществе заряженных частиц (например электронов) со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этом веществе (см. Сверхсветовая… …   Начала современного естествознания

  • Черенкова-Вавилова излучение — света, возникает при движении в веществе заряженных частиц со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этом веществе. Обнаружено в 1934 П. А. Черенковым (под руководством С. И. Вавилова) …   Энциклопедический словарь

  • ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ — света, возникает при движении в в ве заряж. частиц со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этом в ве. Обнаружено в 1934 П. А. Черенковым (под рук. С. И. Вавилова) …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • излучение Черенкова-Вавилова — Čerenkovo spinduliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Tsherenkov radiation vok. Tscherenkov Strahlung, f rus. излучение Черенкова Вавилова, n; черенковское излучение, n pranc. rayonnement de Tsherenkov, m …   Fizikos terminų žodynas

  • ЧЕРЕНКОВА - ВАВИЛОВА ЭФФЕКТ — [по имени сов. физиков П. А. Черенкова (р. 1904) и С. И. Вавилова (1891 1951)] излучение света (отличное от люминесценции), возникающее при движении заряж. частиц в в ве, когда их скорость превышает фазовую скорость света в этой среде.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»