imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов, замена устаревших имён параметров (6)

2025-11-15T11:09:18Z

унификация языковых шаблонов, замена устаревших имён параметров (6)

Новая страница

[[Файл:Advanced Test Reactor.jpg|thumb|right|250px|Излучение Вавилова — Черенкова в охлаждающей жидкости {{не переведено|Исследовательский реактор ATR|исследовательского реактора ATR|en|Advanced Test Reactor}}

[[Национальная лаборатория Айдахо|Национальной лаборатории Айдахо]].]]
'''Эффе́кт Вави́лова — Черенко́ва''', '''эффе́кт Черенко́ва''', '''излуче́ние Вави́лова — Черенко́ва''', '''черенко́вское излуче́ние''' — свечение, вызываемое в прозрачной среде [[Заряженная частица|заряженной частицей]], движущейся со скоростью, превышающей [[Фазовая скорость|фазовую скорость]] распространения [[свет]]а в этой среде<ref>{{книга |часть =«Черенкова – Вавилова излучение». ''Франк И. М.''|ссылка часть = http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4548.html |заглавие =Физическая энциклопедия |ответственный =гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|Прохоров А. М]]|место =М.|издательство =[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]] |год =1998 |том =5|страницы =448−450|страниц =760|isbn =5-85270-101-7}}</ref>.

В [[1958 год]]у [[Черенков, Павел Алексеевич|Павел Черенков]], [[Тамм, Игорь Евгеньевич|Игорь Тамм]] и [[Франк, Илья Михайлович|Илья Франк]] были удостоены [[Нобелевская премия по физике|Нобелевской премии по физике]] с формулировкой: «За открытие и истолкование эффекта Черенкова».

Детекторы, регистрирующие черенковское излучение, широко используются в [[Физика высоких энергий|физике высоких энергий]] для регистрации [[Релятивистская частица|релятивистских частиц]] и определения их скоростей и направлений движения. Если известна масса порождающих черенковское излучение частиц, то сразу определяется их кинетическая энергия.

== История открытия ==
В [[1934 год]]у [[Черенков, Павел Алексеевич|П. А. Черенков]], выполняя в лаборатории [[Вавилов, Сергей Иванович|С. И. Вавилова]] исследования [[Люминесценция|люминесценции]] жидкостей под воздействием [[гамма-излучение|гамма-излучения]], обнаружил слабое голубое излучение неизвестной природы<ref>{{статья |автор=П. А. Черенков |заглавие=Видимое свечение чистых жидкостей под действием γ-радиации |ссылка=https://ufn.ru/ru/articles/1967/10/n/ |язык= |издание=ДАН СССР |тип= |год=1934 |месяц= |число= |том=2 |номер=8 |страницы=451—457 |doi= |issn= |archive-date=2024-06-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240603183509/https://ufn.ru/ru/articles/1967/10/n/ }}</ref>. Позже было установлено, что это свечение вызывается электронами, движущимися со скоростями, превышающими [[Фазовая скорость|фазовую скорость]] света в среде. Быстрые электроны выбиваются из электронных оболочек атомов среды гамма-излучением.

Уже первые эксперименты Черенкова, предпринятые по инициативе С. И. Вавилова, выявили ряд необъяснимых особенностей излучения: свечение наблюдается у всех прозрачных жидкостей, причём яркость мало зависит от их химического состава и химической природы, излучение [[Поляризация волн|поляризовано]] с преимущественным направлением электрического вектора вдоль направления распространения частиц, при этом в отличие от [[люминесценция|люминесценции]] не наблюдается ни температурного, ни примесного [[Люминесценция#Тушение люминесценции|тушения]]. На основании этих данных Вавиловым было сделано основополагающее утверждение, что обнаруженное явление не является люминесценцией, а свет излучают движущиеся в жидкости быстрые электроны.

Первая попытка объяснения излучения, оказавшаяся неудачной, была предпринята С. И. Вавиловым<ref>{{статья |автор=С. И. Вавилов |заглавие=О возможных причинах синего γ-свечения жидкостей |ссылка=https://ufn.ru/ru/articles/1967/10/m/ |язык= |издание=ДАН СССР |тип= |год=1934 |месяц= |число= |том=2 |номер=8 |страницы=457—461 |doi= |issn= |archive-date=2024-06-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240603184018/https://ufn.ru/ru/articles/1967/10/m/ }}</ref>. Правильное теоретическое объяснение явления было дано [[Тамм, Игорь Евгеньевич|И. Е. Таммом]] и [[Франк, Илья Михайлович|И. М. Франком]] в [[1937 год]]у<ref>{{статья |автор=И. Е. Тамм, И. М. Франк |заглавие=Когерентное излучение быстрого электрона в среде |ссылка=https://ufn.ru/ru/articles/1967/10/o/ |язык= |издание=ДАН СССР |тип= |год=1937 |месяц= |число= |том=14 |номер=3 |страницы=107—112 |doi= |issn= |archive-date=2024-06-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240603184425/https://ufn.ru/ru/articles/1967/10/o/ }}</ref>.

В [[1958 год]]у Черенков, [[Тамм, Игорь Евгеньевич|Тамм]] и [[Франк, Илья Михайлович|Франк]] были награждены [[Нобелевская премия по физике|Нобелевской премией по физике]] «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». [[Сигбан, Карл Манне Георг|Манне Сигбан]] из [[Шведская королевская академия наук|Шведской королевской академии наук]] в своей речи на церемонии вручения премии 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».''

== Механизм возникновения и направление распространения излучения ==
[[Файл:Cherenkov radiation-animation.gif|thumb|left|300px|Анимация возникновения излучения Вавилова — Черенкова]]
[[Теория относительности]] гласит: ни одно материальное тело, включая быстрые элементарные частицы с высокими энергиями, не может двигаться со скоростью, превышающей [[скорость света]] в вакууме.

Но в оптически прозрачных средах скорость быстрых заряженных частиц может быть больше фазовой скорости света в этой среде. Действительно, фазовая скорость света в среде <math>c_m</math> равна скорости света в вакууме <math>c</math>, делённой на [[показатель преломления]] среды <math>n</math>: <math>c_m = c/n</math>. При этом вода, например, имеет показатель преломления 1,33, а показатели преломления различных марок [[Оптическое стекло|оптических стёкол]] лежат в пределах от 1,43 до 2,1. Соответственно, фазовая скорость света в таких средах составляет 50—75 % от скорости света в вакууме. Поэтому оказывается, что [[Релятивистская частица|релятивистские частицы]], скорость которых близка к скорости света в вакууме, движутся в таких средах со скоростью, превосходящей фазовую скорость света.

Возникновение излучения Черенкова аналогично возникновению [[Ударная волна|ударной волны]] в виде [[Конус Маха|конуса Маха]] от тела, движущегося со сверхзвуковой скоростью в газе или жидкости, например, ударная конусообразная волна в воздухе от [[Сверхзвуковой самолёт|сверхзвукового самолёта]] или пули.

Пояснить это явление можно по аналогии с [[Принцип Гюйгенса — Френеля|волнами Гюйгенса]], из каждой точки вдоль траектории движения быстрой частицы исходит сферический фронт световой волны, распространяющийся по среде со скоростью света в этой среде, причём каждая следующая сферическая волна испускается из следующей точки на пути движения частицы. Если частица движется быстрее скорости распространения света в среде, то она обгоняет световые волны. Совокупность касательных прямых к сферическим волновым фронтам, проведённых из точки, проходящей через частицу, образует круговой конус — [[волновой фронт]] излучения Черенкова.

Угол при вершине конуса зависит от скорости частицы и от скорости света в среде:

:<math>\sin \phi = \frac{c}{n \cdot v_p},</math>

: где: <math>\phi</math> — половина угла при вершине конуса;
: <math>c</math> — скорость света в вакууме;
: <math>v_p</math> — скорость частицы.
: <math>n</math> — показатель преломления.

Таким образом, угол раскрытия конуса излучения Черенкова позволяет определить скорость частицы. Угол раскрытия измеряют с помощью какой-либо [[Оптическая система|оптической системы]], на этом принципе работают черенковские детекторы релятивистских частиц.

== Интересные следствия ==
* Распространённое представление о том, что на больших глубинах в [[океан]]е царит полный мрак, так как свет с поверхности туда не доходит, является ошибочным. Как следствие распада радиоактивных изотопов в океанской воде, в частности, [[Калий-40|калия-40]], даже на больших глубинах вода слабо светится из-за эффекта Вавилова — Черенкова<ref>[http://adsabs.harvard.edu/full/1985ICRC....8...57B Измерение фонового свечения на больших глубинах в океане] {{Wayback|url=http://adsabs.harvard.edu/full/1985ICRC....8...57B |date=20190216140443 }}{{ref|en}}</ref>. Существуют гипотезы, что большие глаза нужны глубоководным созданиям затем, чтобы видеть при столь слабом освещении.
* На образование излучения, испускаемого частицей, затрачивается её [[кинетическая энергия]], соответственно, в процессе излучения скорость частицы уменьшается.

== См. также ==
* [[Черенковский детектор]]
* [[Конус Маха]]
* [[Переходное излучение]]
* [[Эффект Аскарьяна]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{публикация|статья|автор=[[Вавилов, Сергей Иванович|Вавилов С. И.]]|заглавие=Новый вид свечения|издание=[[Правда (газета)|Правда]]|тип=газета|год=1945|номер=51 (9822)|страницы=2|число=1|месяц=3}}

{{вс}}
{{Источники искусственного света}}

[[Категория:Физические эффекты и явления]]
[[Категория:Электромагнитные явления]]
[[Категория:Электромагнитное излучение]]
[[Категория:Экспериментальная физика элементарных частиц]]

Эффект Вавилова — Черенкова - История изменений

imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов, замена устаревших имён параметров (6)