チェレンコフ放射（ちぇれんこふほうしゃ、Čerenkov radiation、Cherenkov radiation）とは、荷電粒子が物質中を運動する時、荷電粒子の速度がその物質中の光速度よりも速い場合に光が出る現象。チェレンコフ効果ともいう。このとき出る光をチェレンコフ光、または、チェレンコフ放射光と言う。
この現象は、1934年にパーヴェル・チェレンコフにより発見され、チェレンコフ放射と名付けられた。その後、イリヤ・フランクとイゴール・タムにより、その発生原理が解明された。これらの功績により、この3名は1958年のノーベル物理学賞を受けた。
相対論は真空中の光速がどんな場合にも一定（c）であることを仮定しているが、物質中を伝播する光の速度は、cよりもかなり遅くなることがある。たとえば、水中の伝播速度は0.75cにすぎない。粒子は、核反応や粒子加速器などによって加速され、この速度を超えることが可能である。チェレンコフ放射は、荷電粒子??たいていは電子である??が（絶縁された）誘電体を、光よりも速い速度で通過するときに放射される。
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このときの光の速度というのは、群速度ではなく位相速度である。位相速度は、周期的媒質を用いることで劇的に変えることができ、このとき最小粒子速度に達さなくともチェレンコフ放射を観測することができる（これはSmith-Purcell効果として知られている）。フォトニック結晶などの複雑な周期的媒質においては、チェレンコフ放射のさまざまな特異的ふるまいをみることができる。たとえば後方への放射などである（通常は粒子速度の鋭角方向に放射する）。
荷電粒子が物質中を通過すると、物質の局所的電磁場が乱される。物質の原子中の電子は、通過する荷電粒子の場によって動かされ、偏極する。場の乱れが通過したあと、電子が再び平衡状態に戻ろうとするとき、光子が放出される（伝導体においては、光子を放出することなく平衡状態に戻る）。通常の場合には、光子は破壊的に干渉しあい、放射は検出されない。しかし場の乱れがその物質中の光速を超えて伝播するとき、光子は創造的に干渉しあい、観測される放射は増幅される。
チェレンコフ放射は、しばしば飛行機や弾丸が超音速で移動するときに発生するソニックブームに例えられる。超音速の物体によって発生する音波は、十分な速度がないため、物体自身から離れることができない。そのため音波は蓄積され、衝撃波面が形成される。
同じようにして、荷電粒子も絶縁体を通過するときに、光子の衝撃波を生成することができる。