Советский физик, основатель научной школы физической оптики в СССР, действительный член (1932) и президент АН СССР (1945—1951), общественный деятель и популяризатор науки. Младший брат Н. И. Вавилова, репрессированного советского учёного-генетика. Вместе со своим аспирантом П. А. Черенковым в 1934 году открыл эффект Вавилова — Черенкова, за что Черенков в 1958 году, уже после смерти Вавилова, был удостоен Нобелевской премии по физике
Свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, движущейся со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде.
В 1958 году Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк были удостоены Нобелевской премии по физике с формулировкой: «За открытие и истолкование эффекта Черенкова».
Детекторы, регистрирующие черенковское излучение, широко используются в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей и направлений движения. Если известна масса порождающих черенковское излучение частиц, то сразу определяется их кинетическая энергия.