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Grundlagen der Cherenkov Strahlung

Strahlung

Teilchen koennen unter bestimmten Vorraussetzungen elektromagnetische Strahlung aussenden. Die Cherenkov Strahlung ist sichtbares Licht. Sie entsteht, wenn sich geladene Teilchen in Materie mit einer hoeheren Geschwindigkeit als die vorhandene Phasengeschwindigkeit (Licht) bewegen. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum betreagt 3x10^8 und wird C' genannt. Also gilt:

V > C'

Die geladenen Teilchen bewegen sich durch ein dielektrisches (nichtleitendes) Medium, wo die Atome kurzzeitig polarisiert werden. Bleibt die Geschwindigkeit unter der Lichtgeschwindigkeit, wird die Polarisierung vor und hinter dem Teilchen aufgehoben. Sobald die Geschwindigkeit hoeher ist als die des Lichts in diesem Medium, haben die Atome nicht ausreichend Zeit sich symmetrisch anzuordnen, so werden nur die Atome hinter dem Teilchen polarisiert, wodurch das Dipolfeld nicht mehr verschwindet. Durch diese Polarisierung oder auch Ladungsverschiebung der Atome senden diese elektromagnetische Wellen aus.

  • Anordnung der Atome unter (links) und ueber (rechts) der Phasengeschwindigkeit:
    Anordnung der Atome unter (links) und uebr (rechts) der Phasengeschwindigkeit

Der Mach-Kegel

Die Cherenkov Strahlung ist theoretisch als elektromagnetisches Analog der Mach-Wellen von Ueberschallstroemungen bei Flugzeugen oder anderen Koerpern, die sich schneller als der Schall bewegen, zu verstehen. Bewegt sich das Objekt wie bei der Cherenkov Strahlung schneller als die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen, kann sich die Verdichtungsfront nicht entlang der Bewegungsrichtung abloesen und wird somit vorne her geschoben. Aus den abgegebenen Stoßwellen bildet sich ein Kegelmantel. Der halbe Spitzenwinkel dieses Kegels heißt Machscher Winkel. Der Winkel heangt von der Geschwindigkeit des Teilchens und der Lichtgeschwindigkeit (c'=c/n) ab.

* Mach-Kegel:
Mach-Kegel

-- ClaudiaHoehne - 21 Jan 2008

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