Perdita di energia dall'effetto Doppler

L'energia della radiazione elettromagnetica è correlata alla frequenza; più alta è la frequenza, più alto è il livello di energia. Se le onde elettromagnetiche hanno una frequenza inferiore quando arrivano sulla Terra rispetto a quelle originariamente emesse a causa dell'effetto Doppler, dove, in base alla conservazione dell'energia, va l'energia in eccesso?

doppler-effect

— Dilettanter
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Consiglio anche di guardare: physics.stackexchange.com/questions/15279/…

— Bilkokuya

La risposta di Steve Linton non è corretta, temo. La risposta di ACascarino è più vicina alla verità. La risposta corretta - che il risparmio energetico non si applica in un universo in espansione - è spiegata molto bene in questo articolo di Tamara Davis . Purtroppo è dietro un paywall, ma puoi trovarlo online se lo cerchi su Google.

— pela,

@pela Stai dicendo che una pistola radar Doppler della polizia dipende dall'espansione dell'Universo per funzionare?

— user71659,

@pela, quindi non riesco a leggere l'articolo perché non ho accesso, ma quell'argomento in qualche modo ha più senso per l'altro mio commento qui sotto. Grazie

— Dilettanter,

Il fatto che l'energia sia o meno conservata in un universo in espansione (o in contrazione!) È in qualche modo irrilevante - poiché l'articolo a cui fai riferimento anche cita, "il [...] spostamento verso il rosso della galassia può essere interpretato come il risultato del moto relativo, piuttosto che del espansione dello spazio. Pertanto, nessuna energia viene persa. " quando il movimento è visto rispetto al moto della particella attraverso lo spaziotempo; si riduce di nuovo al fatto che la conservazione dell'energia non ha senso se si inizia a passare da un quadro di riferimento all'altro senza applicare le trasformazioni corrette.

— ACascarino,

Risposte:

Si è diffuso nel tempo. Se una sorgente emette un impulso di energia di 1 W della durata di 1 secondo e il ricevitore si sta ritirando così velocemente che il Doppler viene spostato su una frequenza che significa che la potenza è solo 0,5 W, quindi l'impulso impiegherà 2 secondi per arrivare (dalla fine di esso dovuto ulteriormente viaggiare).

— Steve Linton
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Penso che sia sbagliato. Cosa succede se la sorgente emette un fotone (con una data energia)? Se il ricevitore si sta ritirando così velocemente che l'energia del fotone viene spostata in rosso a metà, il ricevitore riceve ancora solo un fotone. Dov'è finito il resto dell'energia?

— Martin Bonner supporta Monica

Sì, questo non sembra giusto. Un precedente post di @bilkokuya è stato utile, ma dire che "la conservazione dell'energia non si applica tra i cambiamenti dei frame di riferimento" sembra insoddisfacente quando si ha a che fare con il caso 1 fotone. Soprattutto considerando se, diciamo, tutta la luce nell'universo ha sperimentato questa perdita di energia; come potrebbe l'energia complessiva nell'universo rimanere costante?

— Dilettanter

Anche senza le correzioni relativistiche, se una mitragliatrice spara alcuni proiettili contro un bersaglio sfuggente, la velocità con cui arrivano i proiettili viene ridotta dal movimento del bersaglio e l'energia per proiettile viene ridotta ancora di più. Uno non è causato dall'altro, sono due effetti separati del movimento. Allo stesso modo, la variazione di intensità di una sorgente luminosa è separata dalla variazione di frequenza, l'una non spiega l'altra.

— Ken G,

Sì, penso che tu stia bene. Errore mio.

— Steve Linton,

Lo abbiamo fatto molto probabilmente, anche le persone che danno risposte possono imparare da questo forum!

— Ken G,

Ignorando completamente gli effetti relativistici, dipende dal quadro di riferimento che si sta utilizzando; l'energia "mancante" è vista come energia cinetica nell'atomo emittente o ricevente come rinculo a seconda di quale si considera in movimento. L'energia non viene conservata tra i frame di riferimento.

Se sto viaggiando a una velocità lontana da te ed emetto un fotone verso di te che osservo avere una frequenza f , allora assumerò che il fotone abbia un'energia E = hf, dove h è la costante di Planck. Non osserverò mai un'energia diversa per quel fotone - nel mio quadro di riferimento, l'energia viene preservata. Tuttavia, osserverai una frequenza diversa f , e quindi un'energia diversa E. Questa energia rimane costante per te - l'energia è conservata nel tuo quadro di riferimento - ma l'energia che osservo e l'energia che osservi differiscono - l'energia non è conservata tra i nostri quadri di riferimento; vale a dire, l'energia è conservata ma non invariante

Considera: ti guido davanti a una macchina e ti lancio una palla da tennis. Nella mia prospettiva, la palla da tennis ha una maggiore energia cinetica (si sta muovendo alla mia velocità, più la velocità della palla) rispetto alla tua prospettiva. L'energia non è invariante in questa circostanza!

— ACascarino
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Una dimostrazione più semplice che KE non è invariante è semplicemente guardarti in macchina e dimenticare del tutto la palla da tennis. Nel tuo frame, sei fermo e hai zero KE; nella mia cornice, stai sfrecciando e ne hai un sacco.

— David Richerby,

La conservazione dell'energia non si applica a questa situazione perché l'energia che si misura a riposo rispetto alla fonte e l'energia che si misura quando ci si sposta rispetto alla fonte si trovano in diversi quadri di riferimento. L'energia non è conservata tra i diversi quadri di riferimento; in altre parole, se hai intenzione di utilizzare la conservazione dell'energia, devi fare tutte le tue misurazioni senza cambiare la velocità.

Per maggiori informazioni, dai un'occhiata a /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a .

varbatim dalla risposta di David Z per una domanda sulla fisica SE

— technical_difficulty
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