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1，切伦科夫辐射（又称契伦柯夫辐射）
切伦科夫辐射（Cherenkov radiation）是介质中运动的带电粒子速度超过介质中光速时发出的一种以短波光为主的电磁輻射，其特征是蓝色辉光。1934年俄罗斯物理学家巴维尔•切伦科夫发现液体在β射线照射下发光的现象,因此这种辐射以他的名字命名。1937年另两名俄国物理学家伊利亚•弗兰克和伊戈尔•塔姆成功地解释了切伦科夫辐射的成因，三人因此共同获得1958年的诺贝尔物理学奖。 切伦科夫辐射具有明显的方向性和强的偏振性，在均匀介质的情况下，辐射方向和粒子运动方向呈一锐角（即辐射为圆锥状），其角度与粒子的运动速度和介质中的光速有着确定的关系，关系式为：COSθ=C/nV。式中C为真空中的光速，n为介质的折射率，V为粒子速度。由于COSθ的值不可能大于1，因此当带电粒子的速度小于介质中的光速时不会产生切伦科夫辐射。 和切伦科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从前方离开物体，因此波堆积起來，形成了一个震波波前。类似的情形，快船超过水波速度時也会在水面上产生很大的弓形震波。相同地，当一个带电的超光速粒子通过透明的绝缘体，也会产生光子震波。音爆震波锥的角度与波源速度呈反比，切伦科夫辐射也是如此。因此，观测切伦科夫辐射角度可以用来计算产生切伦科夫辐射的带电粒子的方向及速度。 切伦科夫辐射的强度与入射粒子的速度和数量成比例。与萤光或受激辐射所具有的峰值形频谱情况不同，切伦科夫輻射呈连续频谱，其辐射强度与频率成正比，也就是说高频率（短波長）具有较高的强度。这解释了为何切伦科夫辐射看起來呈蓝色。实际上，切伦科夫輻射的频谱能量集中在紫外波段。 切伦科夫辐射并非介质中运动的粒子本身发出的辐射，而是介质中的极化电流发出的。在粒子物理学中切伦科夫辐射是一项非常重要的研究手段。从宇宙空间中进入地球大气层的某些高能粒子，运动速度接近（或超过）光速，可以发出切伦科夫辐射。针对切伦科夫辐射设计出的切伦科夫探測器可以检测切伦科夫辐射的强度和方位，从而探测出高能粒子。 需要说明的是，空气中的切伦科夫辐射（即带电粒子的速度超过空气中的光速）并不罕见，我曾经提出过一个假说：天空的蓝色就是太阳发出的带电粒子在地球大气中产生的切伦科夫辐射。 2，同步辐射 同步辐射最早是在电子同步加速器中发现的，因此又称同步加速器辐射。同步辐射是高能粒子特别是高能电子，在磁场中作回旋运动时，沿切线方向发出的一种光辐射。产生同步辐射的设备有两种：①对于高能物理实验来讲，能量过低的“退役”加速器。②专门用于产生同步辐射的电子加速器或电子储存环。 同步辐射是一种用途广泛的强光源。与一般光源相比，同步辐射光源有如下特点：①光谱连续且范围宽，从远红外、可见光、紫外直到硬X射线（104～10-1埃）。②辐射强度高 ，在X射线波段 ，能提供比常规X射线管强度高 1000000倍的光源 。③高度偏振 ，同步辐射在电子轨道平面内是完全偏振的光，偏振度达100％。④具有脉冲时间结构 。⑤高度准直接近平行光束，小于普通激光束的发射角。⑥波谱可准确计算，其强度、角分布和能量分布都可以精确计算。 同步辐射在基础科学、应用科学等领域已得到广泛应用：①生物学，例如测定蛋白质的分子结构 ，通过X射线小角散射可研究蛋白质生理活动过程和神经作用过程等的动态变化 ；通过X射线荧光分析可测定生物样品中原子的种类和含量 ，灵敏度可达10-9克／克 。②固体物理学，可用于研究固体的电子状态、固体的结构、激发态寿命及晶体的生长和固体的损坏等动态过程。③表面物理学和表面化学，可用于研究固体的表面性质，如半导体和金属表面的光特性。④结构化学，可用于测定原子的配位结构、大分子的化学键参数等。⑤医学，可用于肿瘤的诊断和治疗，测定血液内一些元素的含量、血管造影和进行微型手术以除去人体特殊部位的一些异常分子等。⑥光刻技术，由于衍射效应 ，普遍采用的紫外线光刻的最小线宽约2微米 ，而同步辐射光近似平行光束，用于光刻时其线宽可降至20埃，使分辨率提高几个数量级；这对计算机、自动控制和光通信技术等意义重大。 同步辐射的功率P与粒子能量E的四次方成正比，與質量m的四次方成反比，这個能量损失是阻碍电子同步加速器能量提高的主要因素。 同步辐射仅仅是由同步加速器而命名，却并不为同步加速器所独有，同步辐射是天体物理中的一种重要辐射机制。 需要说明的是：按照现在的解释，由于在同步加速器中运动的电子受到磁场的偏转，具有向心加速度，向心加速度导致同步辐射。这就产生了问题，同步辐射的的方向只是唯一指向速度（电子运动轨迹的切线）的方向，而向心加速度是指向电子运动轨迹的圆心方向，与向心加速度方向成直角的是一个平面，为什么在这个平面的其他方向没有辐射？ |