Втрати енергії від ефекту Доплера

Енергія електромагнітного випромінювання пов'язана з частотою; чим вище частота, тим вище рівень енергії. Якщо електромагнітні хвилі мають меншу частоту при надходженні на Землю, ніж спочатку випромінювали завдяки ефекту Доплера, куди, відповідно до збереження енергії, йде надлишок енергії?

doppler-effect

— Dilettanter
джерело

Рекомендую також подивитися: physics.stackexchange.com/questions/15279/…

— Білкокуя

Боюся, відповідь Стіва Лінтона не вірна. Відповідь Аскаскаріно ближче до істини. Правильна відповідь - що енергозбереження не застосовується у Всесвіті, що розширюється - дуже добре пояснила в цій статті Тамара Девіс . На жаль, вона стоїть за платною стіною, але її можна знайти в Інтернеті, якщо перейти на Google.

— пела

@pela Ви хочете сказати, що поліцейська радіолокаційна доплерівська рушниця залежить від розширення Всесвіту для роботи?

— користувач71659

@pela, тому я не можу прочитати статтю, тому що я не маю доступу, але цей аргумент якось має найбільш сенс для мого іншого коментаря нижче. Дякую

— Dilettanter

Незалежно від того, збережена чи ні енергія у всесвіті, що розширюється (чи стискається!), Це дещо несуттєво - оскільки стаття, на яку ви посилаєтесь, навіть цитує, "[...] червоний зсув галактики може трактуватися як результат відносного руху, а не розширення простору. Тому енергія не втрачається ". коли рух розглядається відносно руху частинки через простір-час; це знову зводиться до того, що збереження енергії безглуздо, якщо ви почнете перемикатися між еталонними кадрами, не застосовуючи правильних перетворень.

— ACascarino

Відповіді:

Це поширюється в часі. Якщо джерело випромінює потужність 1 Вт енергії тривалістю 1 секунду і приймач відступає так швидко, що доплерівський пересувається на частоту, що означає, що потужність становить всього 0,5 Вт, то для надходження імпульсу знадобиться 2 секунди (з моменту закінчення цього довелося їхати далі).

— Стів Лінтон
джерело

Я думаю, що це неправильно. Що станеться, якщо джерело випромінює один фотон (із заданою енергією)? Якщо приймач відступає так швидко, що енергія фотона зміщується до половини, приймач все одно отримує лише один фотон. Куди пішла решта енергії?

— Мартін Боннер підтримує Моніку

Так, це не здається правильним. Попередній допис від @bilkokuya був корисним, але сказати, що "збереження енергії не застосовується між зміною еталонних кадрів" вважає себе незадовільним при роботі з випадком 1 фотона. Особливо враховуючи, якщо, скажімо, все світло у Всесвіті зазнав цієї втрати енергії; як загальна енергія у Всесвіті може залишатися постійною?

— Dilettanter

Навіть без релятивістських виправлень, якщо кулемет вистрілює деякі кулі в мішень, що відходить, швидкість надходження кулі зменшується рухом цілі, а енергія на кулю зменшується ще більше. Одне не викликане іншим, вони є двома окремими ефектами руху. Так само зміна інтенсивності джерела світла відокремлена від зміни частоти, одне не пояснює іншого.

— Кен Г

Так, я думаю, у вас все гаразд. Моя помилка.

— Стів Лінтон

Ми все це зробили, швидше за все, навіть люди, які дають відповіді, можуть дізнатися на цьому форумі!

— Кен Г

Повністю ігноруючи релятивістські ефекти, це залежить від того, який довідковий кадр ви використовуєте; "відсутня" енергія розглядається як кінетична енергія або атома, що випромінює, або приймає як віддачу залежно від того, який ви вважаєте, що рухається. Енергія не зберігається між еталонними кадрами.

Якщо я подорожую зі швидкістю від вас, і випромінюю на вас фотон, який, як я спостерігаю, має частоту f , тоді я вважаю, що фотон має енергію E = hf, де h - константа Планка. Я ніколи не спостерігаю іншої енергії для цього фотона - в моєму еталонному кадрі енергія зберігається. Ви, однак, будете спостерігати різну частоту f , а отже, і іншу енергію E. Ця енергія залишається постійною для вас - енергія зберігається у вашій системі відліку - але енергія, яку я спостерігаю, і енергія, яку ви спостерігаєте, відрізняються - енергія не зберігається між наші довідкові кадри; тобто енергія зберігається, але не є інваріантною

Подумайте - я проїжджаю повз вас нерухомо в машині і кидаю на вас тенісний м'яч. З моєї точки зору, тенісний м'яч має більшу кінетичну енергію (він рухається з моєю швидкістю плюс швидкість м'яча), ніж у вашій перспективі. Енергія також не є інваріантною за цією обставиною!

— Аскаскаріно
джерело

Найпростіша демонстрація того, що KE не є інваріантом, - це просто подивитися на вас у вагоні і взагалі забути тенісний м'яч. У вашому кадрі ви нерухомі і у вас немає нуля KE; в моєму кадрі ти промайнеш і маєш купу.

— Девід Річербі

Збереження енергії не поширюється на цю ситуацію, оскільки енергія, яку ви вимірюєте, перебуваючи в спокої відносно джерела, та енергія, яку ви вимірюєте, рухаючись відносно джерела, знаходяться в різних системах відліку. Енергія не зберігається між різними еталонними кадрами; Іншими словами, якщо ви збираєтеся використовувати економію енергії, вам доведеться зробити всі свої вимірювання, не змінюючи швидкості.

Для отримання додаткової інформації подивіться /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a .

varbatim з відповіді Девіда Z на запитання з фізики SE

— технічна складність
джерело