การสูญเสียพลังงานจาก Doppler effect

พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสัมพันธ์กับความถี่ ความถี่ที่สูงขึ้น, ระดับพลังงานที่สูงขึ้น หากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถี่ต่ำกว่าเมื่อพวกเขามาถึงโลกมากกว่าที่ปล่อยออกมาเนื่องจากเอฟเฟ็กต์ดอปเลอร์ซึ่งตามการอนุรักษ์พลังงานพลังงานส่วนเกินไปจากที่ใด?

doppler-effect

— Dilettanter
แหล่งที่มา

แนะนำยังดูที่: ฟิสิกส์.stackexchange.com/questions/15279/…

— Bilkokuya

คำตอบของ Steve Linton ไม่ถูกต้องฉันเกรงว่า คำตอบของ ACascarino นั้นใกล้กว่าความจริงแล้ว คำตอบที่ถูกต้อง - การอนุรักษ์พลังงานที่ไม่ได้นำไปใช้ในจักรวาลขยาย - จะมีการอธิบายอย่างดีในบทความนี้โดย Tamara เดวิส มันอยู่เบื้องหลัง paywall โชคไม่ดี แต่สามารถพบได้ทั่วไปถ้าคุณ google มัน

— pela

@pela คุณกำลังบอกว่าปืนเรดาร์ตำรวจ Doppler ขึ้นอยู่กับการขยายตัวของเอกภพในการทำงานหรือไม่?

— user71659

@pela ดังนั้นฉันไม่สามารถอ่านบทความเพราะฉันไม่สามารถเข้าถึงได้ แต่ข้อโต้แย้งนั้นทำให้รู้สึกถึงความคิดเห็นของฉันด้านล่าง ขอบคุณ

— Dilettanter

ไม่ว่าพลังงานจะได้รับการอนุรักษ์ในเอกภพที่กำลังขยายตัว (หรือหดตัว!) จะค่อนข้างไม่มีสาระ - ในขณะที่บทความที่คุณอ้างถึงมีเครื่องหมาย "[... ] กาแล็กซี redshift สามารถตีความได้ว่าเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์มากกว่า การขยายตัวของอวกาศดังนั้นพลังงานจะไม่สูญหาย " เมื่อดูการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของอนุภาคผ่านกาลอวกาศ มันลดลงอีกครั้งกับความจริงที่ว่าการอนุรักษ์พลังงานนั้นไม่มีความหมายถ้าคุณเริ่มสลับระหว่างเฟรมอ้างอิงโดยไม่ต้องใช้การแปลงที่ถูกต้อง

— ACascarino

คำตอบ:

มันแพร่กระจายในเวลา หากแหล่งกำเนิดแสงปล่อยพลังงาน 1Wpule ยาวนาน 1 วินาทีและตัวรับสัญญาณกำลังถอยกลับอย่างรวดเร็วจนเป็น Doppler เปลี่ยนเป็นความถี่ซึ่งหมายความว่าพลังงานเพียง 0.5W จากนั้นชีพจรจะใช้เวลา 2 วินาทีในการมาถึง (ตั้งแต่จุดสิ้นสุดของมัน มีการเดินทางไกล)

— สตีฟลินตัน
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่ามันผิด จะเกิดอะไรขึ้นถ้าแหล่งกำเนิดปล่อยโฟตอนหนึ่ง (ด้วยพลังงานที่กำหนด) หากตัวรับสัญญาณถอยกลับอย่างรวดเร็วจนพลังงานโฟตอนเปลี่ยนเป็นสีแดงเป็นครึ่งตัวรับจะยังคงได้รับเพียงหนึ่งโฟตอน พลังงานที่เหลืออยู่หายไปไหน?

— Martin Bonner สนับสนุน Monica

ใช่มันดูไม่ถูกต้อง โพสต์ก่อนหน้านี้จาก @bilkokuya มีประโยชน์ แต่จะบอกว่า "การอนุรักษ์พลังงานไม่ได้ใช้ระหว่างการเปลี่ยนเฟรมอ้างอิง" รู้สึกไม่พอใจเมื่อต้องรับมือกับกรณีโฟตอน 1 กรณี โดยเฉพาะการพิจารณาว่าแสงทั้งหมดในเอกภพประสบกับการสูญเสียพลังงานนี้หรือไม่ พลังงานโดยรวมในจักรวาลจะคงที่ได้อย่างไร?

— Dilettanter

แม้จะไม่มีการแก้ไขความสัมพันธ์หากปืนกลยิงกระสุนบางนัดไปยังเป้าหมายที่ถอยห่างอัตราการยิงกระสุนจะลดลงตามการเคลื่อนที่ของเป้าหมายและพลังงานต่อกระสุนจะลดลงมากยิ่งขึ้น หนึ่งไม่ได้เกิดจากคนอื่นพวกเขาเป็นสองผลกระทบที่แยกจากกันของการเคลื่อนไหว ในทำนองเดียวกันการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแหล่งกำเนิดแสงนั้นแยกออกจากการเปลี่ยนแปลงของความถี่ แต่ก็ไม่ได้อธิบายถึงสิ่งอื่น

— Ken G

ใช่ฉันคิดว่าคุณพูดถูก ความผิดพลาดของฉัน.

— Steve Linton

เราทำทุกอย่างให้ได้มากที่สุดแม้แต่คนที่ให้คำตอบก็สามารถเรียนรู้ได้จากฟอรัมนี้!

— Ken G

ไม่สนใจเอฟเฟ็กต์ความสัมพันธ์โดยสิ้นเชิงขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิงที่คุณใช้ พลังงานที่ "หายไป" ถูกมองว่าเป็นพลังงานจลน์ในทั้งการเปล่งหรือการรับอะตอมที่หดตัวขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังเคลื่อนไหว พลังงานไม่ได้ถูกอนุรักษ์ไว้ระหว่างเฟรมอ้างอิง

ถ้าฉันเดินทางด้วยความเร็วห่างจากคุณและฉันปล่อยโฟตอนที่คุณสังเกตเห็นว่ามีความถี่fจากนั้นฉันจะถือว่าโฟตอนมีพลังงาน E = hf โดยที่ h คือค่าคงตัวของพลังค์ ฉันจะไม่สังเกตเห็นพลังงานที่แตกต่างกันสำหรับโฟตอนนั้น - ในกรอบอ้างอิงของฉันจะได้รับการอนุรักษ์พลังงาน อย่างไรก็ตามคุณจะสังเกตเห็นความถี่ที่แตกต่างกันfดังนั้นพลังงานอื่น E พลังงานนี้จะคงที่สำหรับคุณ - พลังงานได้รับการอนุรักษ์ในกรอบอ้างอิงของคุณ - แต่พลังงานที่ฉันสังเกตเห็นและพลังงานที่คุณสังเกตเห็นแตกต่างกัน - พลังงานไม่ได้อนุรักษ์ไว้ กรอบอ้างอิงของเรา กล่าวคือพลังงานได้รับการอนุรักษ์แต่ไม่คงที่

ลองพิจารณา - ฉันขับรถให้คุณอยู่กับที่ในรถแล้วโยนลูกเทนนิสใส่คุณ ในมุมมองของฉันลูกเทนนิสมีพลังงานจลน์มากกว่า (มันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วของฉันบวกกับความเร็วของลูกบอล) กว่าในมุมมองของคุณ พลังงานไม่คงที่ในสถานการณ์เช่นนี้เช่นกัน!

— ACascarino
แหล่งที่มา

การสาธิตที่ง่ายกว่าที่ KE ไม่ใช่ค่าคงที่คือการมองคุณในรถของคุณและลืมลูกเทนนิสไปด้วยกัน ในเฟรมของคุณคุณอยู่กับที่และคุณมีศูนย์ KE; ในกรอบของฉันคุณกำลังหวือหวาและมีมัน

— David Richerby

การอนุรักษ์พลังงานไม่สามารถนำไปใช้กับสถานการณ์นี้ได้เนื่องจากพลังงานที่คุณวัดเมื่ออยู่นิ่งในส่วนที่เกี่ยวกับแหล่งพลังงานและพลังงานที่คุณวัดเมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเคารพกับแหล่งกำเนิดอยู่ในกรอบอ้างอิงที่แตกต่างกัน พลังงานไม่ได้ถูกอนุรักษ์ไว้ระหว่างกรอบอ้างอิงที่แตกต่างกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าคุณจะใช้การอนุรักษ์พลังงานคุณจะต้องทำการวัดทั้งหมดโดยไม่เปลี่ยนความเร็ว

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมดูที่/physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a

varbatim จากคำตอบของ David Z สำหรับคำถามเกี่ยวกับฟิสิกส์ SE

— technical_difficulty
แหล่งที่มา