観測者に対して真空中の光速に迫るような高速で動いているため、相対論的効果が無視できない電子のこと。たとえば、磁場中で動いている電子はローレンツ力を受けてらせん運動を行い、電磁波を放射するが、電子の速度が真空中の光速に比べて十分遅い場合には、それが生じる線スペクトルはサイクロトロン周波数の整数倍となる。これをサイクロトロン放射という。しかし、電子の速度が大きくなるにつれて線スペクトルの周波数間隔は次第に狭まり、光速に近い場合には隣接する線スペクトルが重なり合って連続的なスペクトルとなる。こちらはシンクロトロン放射と呼ばれる。相対論的粒子も参照。