Синхротро́нное излуче́ние, электромагнитное излучение, испускаемое релятивистскими заряженными частицами в однородном магнитном поле; один из видов магнитотормозного излучения. Синхротронное излучение обусловлено ускорением частиц, появляющимся при искривлении их траекторий в магнитном поле. Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям, называется циклотронным излучением; оно происходит на основной гиромагнитной частоте и её первых гармониках. С увеличением скорости частицы роль высоких гармоник возрастает; при приближении к релятивистскому пределу излучение в области наиболее интенсивных высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости частицы в узком конусе с углом раствора $ψ∝mc^2/ℰ$, где $m$ – масса, $ℰ$ – энергия частицы, $c$ – скорость света.

Излучение отдельной частицы в общем случае эллиптически поляризовано, причём большая ось эллипса поляризации расположена перпендикулярно видимой проекции магнитного поля. Степень эллиптичности и направление вращения вектора напряжённости электрического поля зависят от направления наблюдения по отношению к конусу, описываемому вектором скорости частицы вокруг направления магнитного поля. Для направлений наблюдения, лежащих на этом конусе, поляризация излучения линейная.

Синхротронное излучение впервые предсказано британским физиком Дж. А. Шоттом в 1912 г.; наблюдалось в циклических ускорителях электронов (в синхротроне, отсюда название). Потери энергии на синхротронное излучение, а также связанные с синхротронным излучением квантовые эффекты в движении частиц необходимо учитывать при конструировании циклических ускорителей электронов высокой энергии. Синхротронное излучение циклических ускорителей электронов используется для получения интенсивных пучков поляризованного электромагнитного излучения в УФ-области спектра и в области мягкого рентгеновского излучения; пучки рентгеновского синхротронного излучения применяются в рентгеновском структурном анализе, рентгеновской спектроскопии и др.

Большой интерес представляет синхротронное излучение космических объектов, в частности нетепловой радиофон Галактики, нетепловое радио- и оптическое излучение дискретных источников (сверхновых звёзд, пульсаров, квазаров, радиогалактик). Синхротронная природа этих излучений подтверждается особенностями их спектра и поляризации. Релятивистские электроны, входящие в состав космических лучей, в космических магнитных полях дают синхротронную составляющую космического излучения в радио-, оптическом и рентгеновском диапазонах. Измерения спектральной интенсивности и поляризации космического синхротронного излучения позволяют получить информацию о концентрации и энергетическом спектре релятивистских электронов, величине и направлении магнитных полей в удалённых частях Вселенной.