Эффект Вавилова в Черенкова
Эффект Вавилова в Черенко́ва (излучение Вавилова в Черенкова) в свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Черенковское излучение широко используется в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей.
Содержание |
[править] История открытия
В 1934 году Павел Черенков проводил в лаборатории Сергея Вавилова исследования люминесценции жидкостей под воздействием гамма-излучения и обнаружил слабое голубое свечение, вызванное быстрыми электронами, выбитыми из атомов среды гамма-излучением. Позже выяснилось, что эти электроны двигались со скоростью выше скорости света в среде.
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 не наблюдается ни температурного, ни примесного тушения. На основании этих данных Вавиловым было сделано основополагающее утверждение, что обнаруженное явление в не люминесценция жидкости, а свет излучают движущиеся в ней быстрые электроны.
Теоретическое объяснение явления было дано И. Таммом и И. Франком в 1937 году.
В 1958 году Черенков, Тамм и Франк были награждены Нобелевской премией по физике «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». Манне Сигбан из Шведской королевской академии наук в своей речи отметил, что «открытие явления, ныне известного как эффект Черенкова, представляет собой интересный пример того, как относительно простое физическое наблюдение при правильном подходе может привести к важным открытиям и проложить новые пути для дальнейших исследований».
[править] Механизм и геометрия излучения
Теория относительности гласит: ни одно материальное тело, включая быстрые элементарные частицы высоких энергий, не может двигаться со скоростью, равной скорости света в вакууме. Но к скорости движения в прозрачных средах это ограничение не относится. В стекле или в воде, например, свет распространяется со скоростью, составляющей 60-70 % от скорости света в вакууме, и ничто не мешает быстрой частице (например, протону или электрону) двигаться быстрее света в такой среде.
В 1934 году Павел Черенков проводил исследования люминесценции жидкостей под воздействием гамма-излучения и обнаружил слабое голубое свечение (которое теперь названо его именем), вызванное быстрыми электронами, выбитыми из атомов среды гамма-излучением. Чуть позже выяснилось, что эти электроны двигались со скоростью выше скорости света в среде. Это был как бы оптический эквивалент ударной волны, которую вызывает в атмосфере сверхзвуковой самолёт. Представить это явление можно по аналогии с волнами Гюйгенса, расходящимися вовне концентрическими кругами со скоростью света, причём каждая новая волна испускается из следующей точки на пути движения частицы. Если частица летит быстрее скорости распространения света в среде, она обгоняет волны. Пики амплитуды этих волн и образуют волновой фронт излучения Черенкова.
Излучение расходится конусом вокруг траектории движения частицы. Угол при вершине конуса зависит от скорости частицы и от скорости света в среде. Это как раз и делает излучение Черенкова столь полезным с точки зрения физики элементарных частиц, поскольку, определив угол при вершине конуса, можно рассчитать по нему скорость частицы.
[править] Интересные следствия
- Распространённое представление о том, что на больших паллетных глубинах в океане царит полный мрак, так как свет с поверхности туда не доходит, является ошибочным. Как следствие распада радиоактивных изотопов в океанской воде, в частности, калия-40, даже на больших паллетных глубинах вода слабо светится из-за эффекта Вавилова в Черенкова[1]. Существуют гипотезы, что большие глаза нужны глубоководным созданиям затем, чтобы видеть при столь слабом освещении.
[править] См. также
[править] Примечания
[править] Ссылки
- Эффект Черенкова - Вавилова в статья из Физической энциклопедии
 |
Для улучшения этой статьи по физике желательно?:
|
| Источники искусственного света | |
|---|---|
| Накаливания | Лампа накаливания Галогенная лампа |
| Флуоресцентные | Люминесцентная лампа (компактная люминесцентная лампа) Катодолюминесцентная лампа Индукционная лампа Ртутная лампа Лампа чёрного света |
| Газоразрядные | Лампы высокой интенсивности Неоновая лампа Натриевая газоразрядная лампа Ксеноновая лампа-вспышка Газосветные лампы Безэлектродная лампа Плазменная лампа Плазменная лампа с внешними электродами |
| Электродуговые | Угольная дуговая лампа Ксеноновая дуговая лампа Свеча Яблочкова Металлогалогенная лампа |
| На сгорании | Лучина Факел Свеча Масляная лампа Газовая лампа Ацетиленовая лампа Керосиновая лампа Калильная сетка Друммондов свет |
| Полупроводниковые | Светодиоды (светодиодная лампа) органический светодиод |
| Прочие | Серная лампа |
| Люминесценции | Электролюминесценция Хемилюминесценция Биолюминесценция Радиолюминесценция Сонолюминесценция Термолюминесценция Фотолюминесценция (флуоресценция фосфоресценция) Триболюминесценция Кандолюминесценция Черенковское излучение |
| Осветительное оформление |
Прожектор Люстра Торшер Бра Лампочка Ильича Фонарь (уличный карманный) Взрывобезопасная лампа Плазменная лампа Электролюминесцентный провод Лавовая лампа Оптическое волокно |
