1934年，在瓦维洛夫的指导下，切伦科夫研究了放射线穿过流体时所发生的现象，观察到了一种淡蓝色的辉光。在切仑科夫之前，也有人观察到当辐射穿入液体时，从液体中会放射出微弱的浅蓝色的辉光，但是他们把它归结为荧光。然而切仑科夫认为，他观察到的不是荧光。通过观察穿入经过了两次蒸馏的水中的辐射，他排除了微小杂质产生荧光的可能性。当时，测量非常微弱的辐射的唯一有效的工具就是人的高度灵敏的眼睛。为了提高眼睛的敏感度，切仑科夫在每次实验之前都要在完全漆黑的环境中呆上一个小时或者更久。他发现，辐射沿入射方向被极化了，正是入射的辐射所产生的快速次级电子才是出现可见辐射的根本原因。通过采用发自镭放射源的电子单独照射液体，他验证了这一点。切仑科夫在1934-1937年间发表的论文给出了这种新辐射的一般性质。这就是切伦科夫辐射。
