V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
. .
*) Mechanismus vzniku přechodového záření objasnili základě zákonitostí elektrodynamiky látkovém prostředí r. Přechodové záření
se však liší Čerenkovova záření dvou aspektech:
♦ Přechodové záření vzniká principu pro nabité částice pohybující rychlostí menší než rychlost světla v
daném prostředí, stačí aby prostředí bylo opticky (elektricky) nehomogenní..6 Ionizující záření
Ve vodě indexem lomu n=1,33 činí prahová rychlost pro vznik Čerenkovova záření vmin=0,75c, což
pro elektron odpovídá prahové kinetické energii Emin=0,26MeV; ultrarelativistický elektron
prolétající vodou (cosϑmax=0,75) bude pak Čerenkovovsky vyzařovat pod úhlem ϑmax=41,5°.2 vpravo.htm (10 32) [15.
Přechodové záření
Dalším radiačně-optickým efektem při průchodu rychlé nabité částice nehomogenním látkovým prostředím emise
tzv. Tyto detekční metody nacházejí své uplatnění urychlovačů, při
detekci neutrin kosmického záření (viz též pasáž "Neutrina" §1....doplnit.. Při nižších rychlostech (energiích)
nabitých částic, nebo pozvolné změně prostředí, však vzniká přechodové záření velmi slabé dlouhovlnné v
optickém oboru (zde předpokladem opticky průzračné prostředí), popř.) . oblasti infračerveného záření či
radiovln.ω ,
kde integruje přes kruhovou frekvenci záření ω=2πf=2π/λ okrajovou podmínkou v>c/ε).. . Prahové
energie některých částic pro vznik Čerenkovova záření plexiskle, vodě vzduchu (za
normálního atmosférického tlaku) jsou uvedeny následující tabulce:
Látka elektron e
-
mion m
-,+
pion p
-,+
proton p
+
plexisklo (n=1,5) 0,173 MeV MeV MeV 320 MeV
voda (n=1,33) 0,26 MeV MeV MeV 460 MeV
vzduch (n=.2008 12:13:55]
...ω.. Takové záření většinou není detekovatelné... ..f=h.cz/JadRadFyzika6. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.
Je-li látkové prostředí pro světelné záření transparentní, tj. proporcionálními
http://astronuklfyzika... Intenzita tohoto záření přibližně úměrná energii nabité částice obecně velmi malá.
doplnit: Frank-Ginzburgova rovnice .....RNDr. jedná optické prostředí, může
být Čerenkovovo záření viditelné (modravé světélkování při silnějším toku částic), nebo může být
za pomoci fotonásobičů použito detekci rychlých nabitých částic, již primárních, nebo
sekundárních vzniklých interakcí primárního záření látkou viz §2.[1 1/β2n2] .. 1..
Pro rychlé nabité částice vzniká látkovém prostředí současně Čerenkovovo přechodové záření..
Celkové množství energie*) vyzářené částicí jednotku dráhy pak integraci dáno vztahem
dW/dl (q2/4π) 1/β2n2) ε...... Toto záření vzniká při průletu nabité částice optickým
rozhraním látkových prostředí různými indey lomu, především pokud liší elektrické permitivity obou
prostředí.Ginzburg.4 "Scintilační detektory",
pasáž "Čerenkovovy detektory"..1. Z
tohoto výrazu plyne, počet fotonů energií h.(λ/hc) (4π2q2/h.
♦ Průchodem relativistických částic vysokých energií (především elektronů) rozhraním skokovou změnou idexu
lomu vzniká krátkovlnné přechodové záření rentgenové oblasti měkké X-záření, fotony energii několika keV, které
lze detekovat metodami pro ionizující záření (TRD Transition Radiation Detector), např.1945
I.10.2 "Radioaktivita" nebo níže "Kosmické záření")..6.
Energie emitovaná dráze částicí nábojem letící rychlostí (β=v/c zářením s
úhlovou frekvencí ω=2πf frekvenčním intervalu dω, dána Frank-Tammovou rovnicí
d2W (q2ε/4π). přechodového záření (transition radiation).ň 1/β2n2)/λ2 dλ,
kde výraz integrálem vyjadřuje spektrum Čerenkovova záření..Frank V.q/
r2 intenzita elektrického pole okolí částice velmi rychle změní hodnoty E1(r) E2(r), což podle Maxwellových
rovnic elektrodynamiky vzbudí elektromagnetické vlnění, zvané podle mechanismu svého vzniku přechodové záření *)
- obr.
*) Čerenkovovské vyzařování principu přispívá energetickým ztrátám brzdění částice při průletu prostředím, avšak
ve srovnání ostatními mechanismy (ionizace, excitace, brzdné záření) tento vliv zcela zanedbatelný. Při přechodu (rychlém průletu) nabité částice takovým rozhraním podle Coulombova zákona (1/4πε).ω jednotku dráhy je
dN/dl (dW/dl)..c)... Plyne odtud, spektrum stejné
pro všechny částice stejným nábojem spektrum spojité počet fotonů klesá druhou
mocninou vlnové délky intenzita Čerenkovova záření roste indexem lomu látkového prostředí
