Физика_Акобян185

1.

Презентация на тему
“Эффект Вавилова-Черенкова.”
Выполнила: Акобян Ангелина
Арменовна
студентка группы 9ИС-185

2.

Первые шаги в открытии эффекта Черенкова
В 1934 году Вавилов и Черенков заметили голубое свечение в
воде под радиоактивным облучением. Спустя 24 года эффект
получил теоретическое объяснение и признание с Нобелевской
премией.На основании результатов исследований Сергей
Вавилов предположил, что обнаруженное свечение вызвано
движением электронов в среде, в отличие от обычного
теплового излучения, которое вызвано движением атомов.

3.

Сергей Иванович Вавилов (1891–1951) —
физик, академик, основатель
отечественной школы физической оптики.
Биография
Родился 12 (24) марта 1891 года в Москве.
В 1914–1918 годах воевал на фронтах Первой
мировой войны в саперных и радиочастяхокончил
Московское коммерческое училище, в 1914 году —
физико-математическое отделение Московского у
С 1932 года — директор Физического института
Академии наук СССР в Ленинграде (СанктПетербурге), с 1934 года — заведующий
лабораторией люминесценции института.
В 1945 году Сергей Вавилов был избран
президентом Академии наук СССР

4.

Павел Алексеевич Черенков — советский
физик, академик АН СССР (1970). Родился
15 (28) июля 1904 года в селе Новая Чигла
Бобровского уезда Воронежской губернии.
Биография
Основные научные труды в области
физической оптики, ядерной физики, физики
высоких энергий, физики космических лучей
В 1934 году при исследовании
люминесценции растворов открыл свечение
вещества под действием быстрых электронов
(излучение Вавилова — Черенкова), показал
его отличие от флуоресценции.
Участвовал в создании первого
отечественного синхротрона.
Совместно с сотрудниками провёл цикл работ
по расщеплению лёгких ядер гамма-квантами
высокой энергии.

5.

Физический механизм возникновения
эффекта
Когда заряженная частица движется в среде с превышением фазовой
скорости света, возникает электромагнитное излучение, образующее
характерное голубое свечение.
Излучение возникает за счет когерентного наложения волн,
излучаемых частицей под определённым углом, зависящим от её
скорости и оптических свойств среды.
Голубой цвет обусловлен доминирующей интенсивностью излучения
в коротковолновой области спектра, что связано с длиной волны
световых колебаний.

6.

Критическая скорость движения
частицы
Угол излучения Черенкова
Угол, под которым происходит
излучение, определяется
Частица должна двигаться с
скоростью, превышающей скорость соотношением скорости частицы к
фазовой скорости света. Он
света в среде (v > c/n) для
увеличивается с ростом скорости
возникновения эффекта. Это
частицы и меняется при разных
пороговое условие зависит от
показателях преломления
показателя преломления среды
Интенсивность излучения и
заряд частицы
Мощность излучения
пропорциональна квадрату
заряда частиц, что
объясняет усиление
свечения у более
заряженных и быстрых
частиц в сравнимой среде

7.

1/λ²
Интенсивность излучения
обратно пропорциональна
квадрату длины волны, что
объясняет преобладание
синего свечения.
Максимум яркости
эффекта сосредоточен в
коротковолновой области
спектра, что проявляется
визуально как голубое
свечение.

8.

Визуальные проявления
эффекта
Голубое свечение часто наблюдается вблизи
ядерных реакторов, обусловленное быстрыми
электронами, проходящими через воду или
другие среды с высоким показателем
преломления.
Интенсивность и оттенок свечения зависят
от параметров среды и свойств частиц, что
делает эффект полезным индикатором в
различных физических установках.

9.

Зависимость угла эффекта от скорости
частицы
С увеличением скорости частицы
угол излучения растет и
приближается к пределу,
заданному показателем
преломления среды.
Максимальный угол достигается
при скоростях, значительно
превышающих фазовую скорость
света, что влияет на
характеристики детектирования.

10.

Показатели преломления и пороговые
скорости для разных сред
Среда
Показатель
преломления (n)
Пороговая
скорость (v/c)
Вода
1.33
0.75
Стекло
1.5
0.67
Воздух
1.0003
0.9997
Таблица демонстрирует связь
показателя преломления
среды с минимальной
скоростью заряженной
частицы, необходимой для
возникновения эффекта.
Чем выше показатель
преломления среды, тем
ниже пороговая скорость для
возникновения эффекта,
облегчая его наблюдение.

11.

Применение: ядерные реакторы и Cherenkov
detectors
В ядерных реакторах излучение Черенкова
используется для визуального контроля
состояния топлива и выявления потоков быстрых
частиц, обеспечивая безопасность и
оптимизацию процессов.
Высокочувствительные детекторы Черенкова,
как Super-Kamiokande и IceCube, применяются
для изучения элементарных частиц, включая
нейтрино, позволяя исследовать
фундаментальные свойства материи.

12.

Астрофизика и детектирование космических
частиц
Свет Черенкова регистрируется при взаимодействии космических лучей с атмосферой, что
помогает анализировать природу и энергию высокоэнергетических частиц.
Наземные обсерватории оснащены детекторами для измерения атмосферных вспышек,
позволяющих выявлять нейтрино и другие загадочные компоненты космоса.
Излучение служит ключом к пониманию процессов, происходящих в удалённых
астрофизических объектах, через анализ космических частиц.
Технологии Черенкова расширяют горизонты в астрономии, объединяя наблюдения с
лабораторными методами для глубокого изучения Вселенной

13.

Развитие экспериментальных методов для регистрации
излучения Черенкова
1930-е годы
1970-е годы
Первичные открытия
и эксперименты
Вавилова и
Черенкова с
использованием
простых оптических
приборов для
наблюдения голубого
свечения.
Внедрение
фотоумножителей,
позволивших
значительно повысить
чувствительность и
точность регистрации
излучения.
2000-е годы
Использование ПЗСматриц и цифровых
систем для
детального изучения
и визуализации
распространения
частиц в среде.
Современность
Создание крупных
комплексов IceCube,
Baikal-GVD с
массивами детекторов
для наблюдения
нейтрино и других
элементарных частиц.

14.

Теоретические ограничения и перспективы развития
эффекта Вавилова-Черенкова
Эффект ограничен
показателем
преломления среды:
излучение возникает
только при скорости
частицы выше
пороговой, зависящей от
среды. Это сужает
диапазон условий
наблюдения.
Энергия частиц
лимитирует
интенсивность и угол
свечения, ограничивая
применимость эффекта
при низкоэнергетических
процессах и в редких
средах.
Перспективы исследований
включают улучшение
детекторов для расширения
чувствительности и
применение эффекта в
новых областях, таких как
нейтринная астрономия и
медицинская визуализация.

15.

Заключение: значение
эффекта для современного
научного мира
Эффект Вавилова-Черенкова остаётся
важнейшим инструментом для изучения и
контроля высокоэнергетических процессов. Его
применение охватывает ключевые области
науки и техники, открывая новые горизонты для
исследований и практики.