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Tscherenkow-Licht


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Als Tscherenkow-Licht (benannt nach Pawel Alexejewitsch Tscherenkow (1904-1990)) bezeichnet man im engeren Sinn bläuliche Leuchterscheinung die beim Durchgang schneller Elektronen durch Wasser hervorgerufen wird und insbesondere in Abklingbecken von Kernkraftwerken zu beobachten ist. Die schnellen Elektronen hierbei durch radioaktiven Zerfall hervorgerufene Betastrahlung und durch Stoßprozesse von Neutronen und Gammaquanten an Atomen hervorgerufene Sekundärelektronen.

Im weiteren Sinn wird darunter die Strahlung verstanden die entsteht wenn sich geladene Teilchen in Materie mit höherer Geschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium bewegen wobei dann allgemeiner vom Tscherenkow-Effekt gesprochen wird. Dies ist möglich da Lichtgeschwindigkeit in Materie stets kleiner als die Vakuumlichtgeschwindigkeit <math>c</math> - die obere Geschwindigkeitsgrenze aller - ist weswegen Teilchen durchaus schneller als Lichtgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium sein können Lichtgeschwindigkeit beispielsweise in Wasser beträgt <math>2 25*10^8</math> im Vergleich zu <math>2 99*10^8</math> m/s Vakuumgeschwindigkeit).

Wenn sich geladene Teilchen durch ein dielektrisches (nichtleitendes) Medium bewegen werden die Atome der Flugbahn durch dessen Ladung kurzzeitig polarisiert. die Polarisation (Ladungsverschiebung) der Atome senden diese elektromagnetische aus (beschleunigte/abgebremste Ladungen senden elektromagnetische Wellen aus). Im Normalfall interferieren die Wellen benachbarter Atome jedoch destruktiv löschen sich aus) so dass keine Leuchterscheinung wird. Bewegen sich die geladenen Teilchen jedoch als die Lichtgeschwindigkeit in dem umgebenden Medium können die Wellen benachbarter Atome sich nicht auslöschen da sie schneller erzeugt werden als sich auslöschen können. Diese elektromagnetischen Wellen kann dann als Tscherenkow-Licht beobachten.

Die Richtung der ausgesandten Strahlung entlang Flugbahn beschreibt einen sogenannten Mach-Kegel dessen halber <math>\alpha</math> von dem Verhältnis der Geschwindigkeit <math>v</math> Teilchens und der Lichtgeschwindigkeit <math>c'</math> im Medium

<math> \sin(\alpha) = {c' \over v}

Das Tscherenkow-Licht ist somit das Analogon Überschallknall wenn Flugzeuge oder andere Körper sich schneller als Schall fortbewegen.

Siehe auch: Lichtgeschwindigkeit Mach (Geschwindigkeit) Überschallknall

Literatur : Gerthsen Physik 21. Auflage Autor: D. Meschede Kap. Seite 176-178



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