И.В. Савельев

Электромагнитное излучение – это одно из фун­даментальных явлений физики. Одним из свойств электромагнитного излучения является рассеяние света.

С классической точки зрения процесс рассеяния света заключается в том, что свет, проходящий через вещество, вызывает колебания электронов в атомах. Колеблющиеся электроны возбуждают вторичные волны, распространяющиеся по всем направлениям. Это явление, казалось бы, должно при всех условиях приводить к рассеянию света, однако вторичные вол­ны являются когерентными, так что необходимо учесть их взаимную интерференцию.

Вторичные волны не поглощают друг друга в бо­ковых направлениях только при распространении света в неоднородной среде. Световые волны, дифра­гируя на неоднородностях среды, дают дифракцион­ную картину, характеризующуюся довольно равно­мерным распределением интенсивности по всем на­правлениям. Такую дифракцию на мелких неодно­родностях называют рассеянием света.

Частным случаем рассеяния электромагнитного излучения является эффект Вавилова-Черенкова.

В 1934 году П.А. Черенков, работавший под руко­водством С.И. Вавилова, обнаружил особый вид све­чения жидкостей под действием γ-лучей радия. Вави­лов высказал правильное предположение, что источ­ником излучения служат быстрые электроны, созда­ваемые γ-лучами радия. Это явление получило назва­ние эффекта Вавилова-Черенкова.

Согласно электромагнитной теории заряд, движу­щийся равномерно, не излучает электромагнитных волн. Однако это справедливо лишь в том случае, если скорость V заряженной частицы не превышает фазовую скорость с/n электромагнитных волн в той среде, в которой движется частица. При условии, что V = с/n, даже двигаясь равномерно, частица излучает электромагнитные волны. В действительности части­ца теряет энергию на излучение, вследствие чего дви­жется с отрицательным ускорением. Но это ускоре­ние является не причиной, а следствием излучения.

Еслибы потеря энергии за счёт излучения восполни­лась бы каким-либо способом, то частица, движуща­яся равномерно со скоростью V = с/n, все равно была бы источником излучения.

Эффект Вавилова-Черенкова наблюдался экспе­риментально для электронов, протонов и мезонов при движении их в жидких и твёрдых средах.

В излучении Вавилова-Черенкова преобладают короткие волны, поэтому оно имеет голубую окраску. Наиболее характерным свойством этого излучения является то, что оно испускается не по всем направ­лениям, а лишь вдоль образующих конуса, ось кото­рого совпадает с направлением скорости частицы.

Эффект Вавилова-Черенкова находит широкое применение в экспериментальной технике. В так на­зываемых счётчиках Черенкова световая вспышка, порождаемая быстродействующей заряженной части­цей, превращается с помощью фотоумножителя в им­пульс тока. Для того чтобы заставить сработать такой счётчик, энергия частицы должна превысить порого­вое значение, определяемое условием: V = с/n. По­этому черенковские счётчики позволяют не только регистрировать частицы, но и судить об их энергии. Удаётся даже определить угол между направлением вспышки и скоростью частицы, что даёт возможность вычислить по формуле скорость, а следовательно, и энергию частицы.

Аннотация

В статье «Рассеивание света. Эффект Вавилова­-Черенкова» автора И.В. Савельева рассматривается одно из свойств электромагнитного излучения – рас­сеивание света и его частный случай – эффект Вави­лова-Черенкова. Статья адресована специалистам в области электромагнитного излучения, а также сту­дентам технических и естественных факультетов.