笔记-切伦科夫辐射

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摘要:切伦科夫辐射Cerenkovradiation高速带电粒子在非真空的透明介质中穿行，当粒子速度大于光在这种介质中的相速度（即单一频率的光波在介质中的传播速度）时，就会激发出电磁波，这种现象即切伦科夫辐射。1934年P.A.发现，1937年I.M.弗兰克和I.E.作了理论说明。切伦科夫辐射同带电粒子加速时的辐射不同，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。可视为一种在介质中的电磁冲击波，类似于超音速子弹或飞机在空气中形成的空气冲击波。这一电磁冲击波是粒子在其运动轨迹的各点所辐射的波相互干涉的结果，呈圆锥形，粒子正好处在圆锥的顶点。冲击波的传播方向与粒子运动方向之间的夹角θ称为切伦科夫角，满足cosθ=c/nv，式中v为粒子速度，n为介质折射率，c为真空光速。切伦科夫辐射是强偏振辐射，其电矢量在传播方向与粒子运动方向组成的平面内。可用于制成探测高速粒子的切伦科夫计数器。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。切伦科夫计数器在核物理和粒子物理发展史上起过重要作用，1955年利用它发现反质子，是高能物理和宇宙线实验中广泛应用的重要计数器之一。物理学解释根据狭义相对论，具有静质量的物体运动速度不可能超过真空中的光速c，而光在介质中的传播速度（群速度）是小于c的，例如在水中（折射率n为1.33）光仅以0.75c的速度在传播。物体可以被加速到超过介电质中的光速，加速的来源可以是核反应或者是粒子加速器。当超过介电质中光速的粒子是带电时（通常是电子）并通过这样的介质时，切伦科夫辐射即会产生。（

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