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Tscherenkow-Strahlung

Bewegen sich geladene Teilchen in einem Medium schneller als Licht in diesen Medium, so kommt es zu einem interessanten Effekt, dem Tscherenkow-Effekt: Auf Photos von Kernkraftwerken schimmert das Kühlwasser der Brennstäbe immer geheimnisvoll blau.


Was ist die Ursache dieses Lichts?

 

Ursache

In einem Medium (wie z.B. Wasser) bewegt sich Licht langsamer als im Vakuum, das heißt, in einem Medium können sich energiereiche Teilchen schneller bewegen als Licht.

Bewegt sich ein geladenes Teilchen, wie z.B. ein Elektron durch ein dielektrisches Medium, so werden die Atome entlang der Flugbahn aufgrund des elektrischen Feldes des Elektrons  polarisiert und zu elektrischen Dipolschwingungen angeregt, d.h. sie strahlen elektromagnetischen Wellen ab.
Bewegt sich das geladene Teilchen mit Unterlichtgeschwindigkeit, so interferieren die abgestrahlten elektromagnetischen Wellen destruktiv.
Bewegt sich das Teilchen hingegen mit Überlichtgeschwindigkeit, so interferieren die elektromagnetischen Wellen konstruktiv, es kommt zu einer "elektromagnetischen Stoßwelle", dem Tscherenkow-Licht. 

In den beiden folgenden Animationen wird der Tscherenkow-Effekt verdeutlicht, man erkennt dabei auch gut, dass man den Effekt aus der Akustik kennt: ein Analogon für den Tscherenkow-Effekt stellt ein Flugzeug dar, welches sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegt, der Mach’sche Kegel entspricht dem Tscherenkow-Kegel.

Animation: Teilchen mit Unterlichtgeschwindigkeit

Animation: Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit

 

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