Излучение Вавилова-Черенкова (стр. 3 из 3)

Излучение Вавилова-Черенкова может вызываться не только движущимися частицами, но и каким-либо возбуждением, распространяющимся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в среде. Допустим, например, что на границу сред падает волна с плоским фронтом АВ (рис 2). Вдоль границы раздела побежит возмущение со скоростью

, где - фазовая скорость света в первой среде. Оно возбудит во второй среде излучение Вавилова-Черенова под углом к границе раздела. Угол определяется из соотношения , где - фазовая скорость света во второй среде. Замечая, что , отсюда находим . Таким образом, преломление света можно трактовать, как эффект Вавилова-Черенкова, возбуждаемый во второй среде падающей волной. Также можно рассматривать и отражение света. В данном случае скорость волнового фронта V совпадает с фазовой скоростью . Отсюда получим, что , т.е. волновой фронт распространяется без изменения направления.

Эффекты, сходные с излучением Вавилова-Черенкова давно известны в гидро- и аэродинамике. Если, например, судно движется по поверхности спокойной воды со скоростью, превышающей, скорость распространения волн на поверхности воды, то возникающие под носом судна волны, отставая от него, образуют плоский конус волн, угол раскрытия которого зависит от соотношения скорости судна и скорости поверхностных волн. При движении снаряда или самолета со сверхзвуковой скоростью возникает звуковое излучение («вой»), законы распространения которого также связаны с образованием так называемого «конуса Маха». Явления эти осложняются сложностью уравнений аэродинамики.

Применения излучения Вавилова-Черенкова

Излучение Вавилова-Черенкова нашло разнообразные применения в экспериментальной ядерной физике и физике элементарных частиц. На нем основано действие так называемых черенковских счетчиков, т.е. детекторов релятивистских заряженных частиц, излучение которых регистрируется с помощью фотоумножителей. Основное назначение черенковских счетчиков – разделение релятивистских частиц с одинаковыми импульсами, но различными скоростями. Пусть, например, пучок, состоящий из релятивистских протонов и

-мезонов, проходит через однородное поперечное магнитное поле. Направления траекторий прошедших частиц будут определяться только их импульсами, но не будут зависеть от их скоростей. С помощью диафрагм можно выделить протоны и -мезонов с одинаковыми импульсами. Из-за различия масс скорости -мезонов окажутся несколько больше скоростей протонов . Если полученный пучок направить в газ и подобрать показатель преломления nгаза так, чтобы было , то -мезоны будут давать излучение Вавилова-Черенкова, а протоны – нет. Таким образом, счетчик будет регистрировать только -мезоны, но не будет регистрировать протоны.

Несмотря на чрезвычайную слабость свечения, приемники света достаточно чувствительны, чтобы зарегистрировать излучение, порожденное единственной заряженной частицей. Созданы приборы, которые позволяют по излучения Вавилова-Черенкова определить заряд, скорость и направление движения частицы, ее полную энергии. Практически важно применение этого излучения для контроля работы ядерных реакторов.

Список использованной литературы

1. Антонов-Романовский В.В. «Оптика и спектроскопия» 1957г.

2. Степанов Б.И. «Классификация вторичного свечения» 1959г.

3. Принсгейм П. «Флюоресценция и фосфоренценция» 1951г.

4. Левшин В. Л. «Фотолюминесценция жидких и твердых веществ» 1951г.

5. Москвин А. В. «Катодолюминесценция» 1949г.

6. Ландсберг Г.С. «Оптика» 1976 г.

7. Сивухин Д.В. «Курс общей физики. Оптика» 1985 г.

[1](12 (24) марта 1891, Москва — 25 января 1951, Москва) — советский физик, академик (1932), основатель научной школы физической оптики в СССР, президент Академии наук СССР (с 1945), лауреат Сталинской премии. Младший брат Н. И. Вавилова, русского ученого-генетика

[2] уменьшение выхода люминесценции, вызываемое различными причинами. Тушение люминесценции может происходить при добавлении в люминофор посторонних примесей, при увеличении в нём концентрации самого люминесцирующего вещества (концентрационное тушение), при нагревании (температурное тушение), под действием ИК света, электрического поля и др. воздействий на люминофор.

[3] (28 июля 1904, село Новая Чигла Бобровского уезда Воронежской губернии (ныне Таловский район Воронежской области) — 6 января 1990, Москва) — русский физик, двухкратный лауреат Сталинской премии, лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с И. Е. Таммом и И. М. Франком) (1958).

[4] (26 июня (8 июля) 1895, Владивосток — 12 апреля 1971, Москва) — советский физик, лауреат Сталинской премии, лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с П. А. Черенковым и И. М. Франком, 1958).

[5] 23 октября 1908, Владивосток — 22 июня1990, Москва — советский физик, лауреат Сталинской премии, лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с П. А. Черенковым и И. М. Франком, 1958).