契伦科夫辐射是怎么一回事？

契伦科夫辐射是怎么一回事？

契伦科夫辐射（Cherenkov radiation）是介质中运动的物体速度超过该介质中光速时发出的一种以短波长为主的电磁辐射，其特徵是蓝色辉光。这种辐射是1934年由俄罗斯物理学家帕维尔·阿列克谢耶维奇·切连科夫发现的，因此以他的名字命名。

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)是小於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，契忍可夫辐射即会产生。

此外，要超过的光速是光的相速度而非群速度。透过采用周期性介质(periodic medium)的方法，光的相速度可以被大幅改变，甚至可以让契忍可夫辐射没有最小粒子速度的限制--此现象称为史密斯-柏塞尔效应(Smith-Purcell effect)。在更复杂的周期性介质中，例如光子晶体，可以得到各式各样的异常切仑可夫效应(anomalous Cherenkov effects)，例如反向传播的辐射(在寻常切仑可夫辐射中，辐射和粒子速度呈一锐角)。

切仑可夫辐射的几何关系。

和契忍可夫辐射相类比的是超音速飞行器或子弹的音爆现象。由超音速物体产生的音波速度无法快到足以离开物体，因此波「堆积」了起来，形成了一个震波波前。类似的情形，快船超过水波速度时也会在水面上产生很大的弓形震波(bow shock)。

相同地，当一个带电的超光速粒子行经绝缘体，会产生光子震波。

上图中，c是真空光速，n是介质的折射率，v是粒子速度（红色箭头），β=v/c。蓝色箭头则是发出的光。几何上，此二方向之角度关系为：

v=βc>c/n。