A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Čerenkovovo záření (také Čerenkovův efekt) je elektromagnetická obdoba zvukové rázové vlny. Nabitá částice, která se pohybuje v optickém prostředí rychleji, než je fázová rychlost světla pro toto prostředí, vyvolává záření, které trvá po tu dobu, kdy je částice rychlejší než světlo. Typicky lze Čerenkovův efekt pozorovat v nádržích jaderných reaktorů, kde se uranové palivo nachází v kapalině moderující neutrony, vlivem štěpení jsou produkovány částice záření beta (vysokoenergetické elektrony), které při pohybu kapalinou emitují fotony s energií několika málo eV a voda tak získává modravý nádech.
Objevení záření lze datovat do roku 1934, kdy sovětský fyzik Pavel Alexejevič Čerenkov zjistil, že záření beta při průchodu kapalinou vydává slabé modravé světélkování. Jas tohoto světélkování jevil v čirých kapalinách jen malou závislost na jejich chemickém složení. Podobný efekt pozoroval i u tuhých průhledných těles.
Prvotní nepřesné vysvětlení podal Vavilov, když tvrdil, že zdrojem světélkování jsou elektrony, které vznikají v látce působením záření gama. V roce 1937 se problému ujali fyzikové Ilja Michajlovič Frank a Igor Jevgeněvič Tamm, kteří na základě klasické elektrodynamiky vypracovali přesnou teorii uvedeného jevu. Čerenkov, na jehož počest se záření jmenuje, společně s I. M. Frankem a I. J. Tammem v roce 1958 obdržel za objev a objasnění tzv. Čerenkovova efektu Nobelovu cenu za fyziku.
Je-li prostředí, ve kterém se částice pohybuje, průhledné, může být Čerenkovovo záření viditelné (dochází k modravému světélkování). Může být tak využito k detekci rychlých nabitých částic v Čerenkovových počítačích. Těch se využívá u urychlovačů, při detekci neutrin a kosmického záření.
Vysvětlení vzniku jevu
Při průchodu elektricky nabité částice látkovým prostředím dochází k místní polarizaci atomů a molekul podél dráhy. Po průchodu částice se atomy samy opět depolarizují, přičemž získanou energii vyzařují ve formě elektromagnetického záření. To podléhá interferenci, jejíž výsledek závisí na rychlosti částice.
Je-li rychlost pohybu částice v prostředí větší než je fázová rychlost světla, mohou se elektromagnetické vlny, vznikající v různých místech dráhy, dostat do fáze a ve vhodném úhlu θ se tyto fáze mohou sečíst a vznikne pozorovatelné záření.
Odvození velikosti rychlosti, kterou se musí daná částice pohybovat
Každé místo dráhy částice se vlivem depolarizace prostředí stává zdrojem slabého elektromagnetického signálu, jenž se šíří rychlostí , kde představuje index lomu daného optického prostředí pro danou frekvenci záření. Za dobu se zmíněný signál rozšíří do kulové vlnoplochy o poloměru , zatímco částice urazí vzdálenost , kde . Během uvažované doby se od dalších bodů dráhy postupně rozbíhají kulové vlnoplochy, jejichž společná obálka tvoří plášť kužele.
V řezu tohoto kužele lze nalézt pravoúhlý trojúhelník z něhož vyplývá, že zesilující interference bude nastávat pod úhlem , pro nějž platí: . Pod oním úhlem se také vzniklé záření kuželovitě rozbíhá od dráhy letící částice. Podmínkou pro vznik Čerenkovova záření je pohyb nabité částice rychlostí nejméně rovnou prahové rychlosti .
Kosinus úhlu může nabývat nanejvýše hodnoty , pro niž je rychlost částice nejmenší a dle předchozího vychází , tudíž je rovna rychlosti záření v látkovém prostředí. Odpovídající úhel pak vychází a vyzařování jde ve směru pohybu částice.
Pro maximální úhel vyzařování u částice, která by se pohybovala rychlostí (jíž se však reálně může hmotná částice jen přiblížit) by platil vztah , kde zastupuje index lomu prostředí pro vznikající záření.
Minimální rychlosti potřebné k vyzařování Čerenkovova záření odpovídá kinetická energie částice rovna
- .
Ve vodě s indexem lomu činí prahová rychlost pro vznik Čerenkovova záření , což pro elektron odpovídá prahové kinetické energii ; elektron prolétající vodou maximální rychlostí () bude čerenkovsky vyzařovat pod úhlem .
Tabulka prahových rychlostí a energií pro některé částice
Látka | Index lomu n |
Prahová rychlost vmin |
Prahová kinetická energie Emin | |||
---|---|---|---|---|---|---|
Elektron e− | Proton p+ | Mion μ−, + | Pion π−, + | |||
Plexisklo, sklo | 1,5 | 2×108 m/s | 0,173 MeV | 320 MeV | 36 MeV | 49 MeV |
Voda | 1,33 | 2,26×108 m/s | 0,26 MeV | 460 MeV | 50 MeV | 68 MeV |
Vlastnosti vznikajícího záření
Čerenkovovo záření způsobuje energetické ztráty a brzdění částice, ale tento vliv je ve srovnání s jinými ztrátami (ionizace, excitace, ...) zanedbatelný. Množství energie, které se vyzáří na dráze dl při pohybu částice s nábojem q je dáno vztahem , kde β = v/c. Integrujeme zde přes kruhovou frekvenci záření ω = 2πf = 2π/λ.
Počet fotonů dN vyzářených s energií na dráze dl je
Antény
Chemické zdroje elektriny
Chladenie v elektrotechnike
Elektrická sústava automobilu
Elektrická trakcia
Elektrické prístroje
Elektrické súčiastky
Elektrické spotrebiče
Elektrické stroje
Čítanie (elektrotechnika)
Činný výkon
Štatistická dynamika
Živý vodič
Admitancia
Antiparalelné zapojenie
Asynchrónny motor
Blúdivý prúd
Bočník (elektrotechnika)
Diak (polovodičový prvok)
Displej s kvapalnými kryštálmi
Elektrická inštalácia
Elektrická rezonancia
Elektrická sila
Elektrická vodivosť
Elektrické zariadenie
Elektrický obvod
Elektrický zvonec
Elektroenergetika
Elektromer
Elektrometer
Elektromobil
Elektromotor
Elektromotorické napätie
Elektrotechnický náučný slovník
Elektrotechnika
Elektrotechnológia
Fázor
Faradayova klietka
Frekvencia (fyzika)
Graetzov mostík
Impedancia
Indukčnosť
Induktancia
Istič
Izolácia (elektrotechnika)
Izolant
Jadro vodiča
Jednobran
Jednosmerný prúd
Joulovo teplo
Katóda
Koaxiálny kábel
Kompenzácia účinníka
Konduktometria
Konektor (elektrotechnika)
Korónový výboj
Lanko (elektrotechnika)
Leptanie
Logické hradlo
Magnetická susceptibilita
Magnetizácia (veličina)
Merný elektrický odpor
Mobilné zariadenie
Napájací zdroj
Napäťový chránič
Napäťový násobič
Nortonova veta
Odpínač
Odpojovač
OLED
Olovený akumulátor
Paralelné zapojenie
Peltierov článok
Plošná hustota elektrického prúdu
Poistka (elektrotechnika)
Posuvný prúd
Prúdový chránič
Prenosové médium
Prieletový klystrón
Primárny elektrochemický článok
Reaktancia
Rekuperácia (dopravný prostriedok)
Relé
Reproduktorová výhybka
Rezistancia
Rozhranie (interface)
Sériové zapojenie
Seebeckov jav
Sekundárny elektrochemický článok
Settopbox
Skrat
Sonar
Spínač
Spínaný zdroj
Straty v mikropásikových vedeniach
Striedavý prúd
Stupeň ochrany krytom
Svetelná výbojka
Symetrizačný člen
Technická normalizácia
Tepelné relé
Tepelne vodivostný detektor
Termočlánok
Théveninova veta
Transformátor
Transformátor s fázovou reguláciou
Trojfázová sústava
Tuhá fáza (elektronika)
Tyratrón
Usmerňovač (elektrotechnika)
Uzemnenie
Uzol (vodiče)
Vírivý prúd
Výbojka
Varistor
Ventilátor
Vodič (elektrotechnika)
Voltov stĺp
Vstavaný systém
Zásuvka (elektrotechnika)
Zdroj (elektrotechnika)
Zisk antény
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk