Mất năng lượng từ hiệu ứng Doppler


16

Năng lượng của bức xạ điện từ có liên quan đến tần số; tần số cao hơn, mức năng lượng cao hơn. Nếu sóng điện từ có tần số thấp hơn khi chúng đến Trái đất so với ban đầu phát ra do hiệu ứng Doppler, thì theo sự bảo tồn năng lượng, năng lượng dư thừa sẽ đi đâu?


2
Đề nghị cũng xem tại: Phys.stackexchange.com/questions/15279/NH
Bilkokuya

3
Câu trả lời của Steve Linton là không chính xác, tôi sợ. Câu trả lời của ACrebino gần với sự thật hơn. Câu trả lời đúng - rằng bảo tồn năng lượng không áp dụng trong Vũ trụ đang mở rộng - được giải thích rất tốt trong bài viết này của Tamara Davis . Thật không may, đằng sau một paywall, thật không may, nhưng có thể được tìm thấy trực tuyến nếu bạn google cho nó.
pela

@pela Bạn đang nói rằng một khẩu súng radar Doppler của cảnh sát phụ thuộc vào sự mở rộng của Vũ trụ để hoạt động?
dùng71659

@pela vì vậy tôi không thể đọc bài viết vì tôi không có quyền truy cập, nhưng lập luận đó bằng cách nào đó có ý nghĩa nhất theo nhận xét khác của tôi bên dưới. Cảm ơn bạn
Dilettanter

Việc năng lượng có được bảo toàn trong vũ trụ mở rộng (hoặc hợp đồng!) Có phần không quan trọng hay không - như bài báo bạn tham khảo thậm chí trích dẫn, "[...] dịch chuyển đỏ của thiên hà có thể được hiểu là kết quả của chuyển động tương đối, thay vì mở rộng không gian. Do đó, không mất năng lượng. " khi chuyển động được xem tương đối với chuyển động của hạt trong không thời gian; nó giảm một lần nữa xuống thực tế rằng bảo tồn năng lượng là vô nghĩa nếu bạn bắt đầu chuyển đổi giữa các khung tham chiếu mà không áp dụng các biến đổi chính xác.
ACrebino

Câu trả lời:


12

Nó lan ra theo thời gian. Nếu một nguồn phát ra một pule năng lượng 1W kéo dài 1 giây và máy thu bị suy giảm nhanh đến mức Doppler bị dịch chuyển sang tần số có nghĩa là công suất chỉ 0,5W, thì xung sẽ mất 2 giây để đến (kể từ khi kết thúc nó đã đi xa hơn).


9
Tôi nghĩ rằng điều này là sai. Điều gì xảy ra nếu nguồn phát ra một photon (với một năng lượng nhất định)? Nếu máy thu rút lui nhanh đến mức năng lượng photon bị dịch chuyển đỏ sang một nửa, máy thu vẫn chỉ nhận được một photon. Phần còn lại của năng lượng đã đi đâu?
Martin Bonner hỗ trợ Monica

Vâng, điều này có vẻ không đúng. Một bài đăng trước đây từ @bilkokuya rất hữu ích, nhưng để nói rằng "bảo tồn năng lượng không áp dụng giữa việc thay đổi khung tham chiếu" cảm thấy không thỏa đáng khi xử lý trường hợp 1 photon. Đặc biệt là xem xét nếu, nói, tất cả ánh sáng trong vũ trụ trải qua sự mất năng lượng này; làm thế nào năng lượng tổng thể trong vũ trụ không đổi?
Dilettanter

Ngay cả khi không có hiệu chỉnh tương đối, nếu một khẩu súng máy bắn một số viên đạn vào mục tiêu đang rút, tốc độ mà đạn đến sẽ bị giảm bởi chuyển động của mục tiêu và năng lượng trên mỗi viên đạn còn giảm hơn nữa. Một cái không phải do cái kia gây ra, chúng là hai hiệu ứng riêng biệt của chuyển động. Tương tự, sự thay đổi cường độ của nguồn sáng tách biệt với sự thay đổi tần số, người này không giải thích cho người khác.
Ken G

1
Vâng, tôi nghĩ rằng bạn là tất cả các quyền. Lỗi của tôi.
Steve Linton

1
Tất cả chúng ta đã làm điều đó rất có thể, ngay cả những người đưa ra câu trả lời cũng có thể học hỏi từ diễn đàn này!
Ken G

11

Hoàn toàn bỏ qua các hiệu ứng tương đối tính, nó phụ thuộc vào khung tham chiếu mà bạn đang sử dụng; năng lượng "mất tích" được coi là động năng trong cả nguyên tử phát hoặc nhận dưới dạng giật lại tùy thuộc vào loại nào bạn xem là chuyển động. Năng lượng không được bảo tồn giữa các khung tham chiếu.

Nếu tôi đang di chuyển với vận tốc cách xa bạn và tôi phát ra một photon mà bạn quan sát thấy có tần số f , thì tôi sẽ giả sử rằng photon có năng lượng E = hf, trong đó h là hằng số Planck. Tôi sẽ không bao giờ quan sát một năng lượng khác cho photon đó - trong khung tham chiếu của tôi, năng lượng được bảo toàn. Tuy nhiên, bạn sẽ quan sát một tần số f khác nhau và do đó một năng lượng khác E. Năng lượng này không đổi đối với bạn - năng lượng được bảo toàn trong khung tham chiếu của bạn - nhưng năng lượng tôi quan sát và năng lượng bạn quan sát khác nhau - năng lượng không được bảo toàn giữa khung tham chiếu của chúng tôi; có nghĩa là, năng lượng được bảo tồn nhưng không bất biến

Hãy xem xét - Tôi lái xe ngang qua bạn trong xe và ném một quả bóng tennis vào bạn. Theo quan điểm của tôi, quả bóng tennis có động năng lớn hơn (nó đang di chuyển với tốc độ của tôi, cộng với tốc độ của quả bóng) so với quan điểm của bạn. Năng lượng cũng không phải là bất biến trong hoàn cảnh này!


2
Một minh chứng đơn giản hơn rằng KE không bất biến là chỉ nhìn bạn trong xe và quên hoàn toàn quả bóng tennis. Trong khung của bạn, bạn đứng yên và bạn không có KE; trong khung hình của tôi, bạn đang quay cuồng và có một loạt nó.
David Richerby

1

Bảo tồn năng lượng không áp dụng cho tình huống này bởi vì năng lượng bạn đo được khi nghỉ ngơi đối với nguồn và năng lượng bạn đo được khi di chuyển đối với nguồn nằm trong các khung tham chiếu khác nhau. Năng lượng không được bảo tồn giữa các khung tham chiếu khác nhau; nói cách khác, nếu bạn định sử dụng bảo tồn năng lượng, bạn phải thực hiện tất cả các phép đo của mình mà không thay đổi vận tốc.

Để biết thêm thông tin, hãy xem /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a .

varbatim từ câu trả lời của David Z cho một câu hỏi về vật lý SE

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.