Pérdida de energía por efecto Doppler

La energía de la radiación electromagnética está relacionada con la frecuencia; cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el nivel de energía. Si las ondas electromagnéticas tienen una frecuencia más baja cuando llegan a la Tierra que las emitidas originalmente debido al efecto Doppler, ¿a dónde, según la conservación de la energía, va el exceso de energía?

doppler-effect

— Diletanter
fuente

Recomiende también mirar: physics.stackexchange.com/questions/15279/…

— Bilkokuya

La respuesta de Steve Linton no es correcta, me temo. La respuesta de ACascarino está más cerca de la verdad. La respuesta correcta, que la conservación de energía no se aplica en un Universo en expansión, se explica muy bien en este artículo de Tamara Davis . Desafortunadamente, está detrás de un muro de pago, pero se puede encontrar en línea si lo busca en Google.

— pela

@pela ¿Estás diciendo que una pistola de radar Doppler de la policía depende de la expansión del Universo para operar?

— user71659

@pela, así que no puedo leer el artículo porque no tengo acceso, pero ese argumento de alguna manera tiene más sentido según mi otro comentario a continuación. Gracias

— Dilettanter

Si la energía se conserva o no en un universo en expansión (¡o en contracción!) Es algo irrelevante, como el artículo al que hace referencia incluso cita, "el desplazamiento al rojo de la galaxia puede interpretarse como el resultado de un movimiento relativo, en lugar de expansión del espacio. Por lo tanto, no se pierde energía ". cuando el movimiento se ve en relación con el movimiento de la partícula a través del espacio-tiempo; se reduce nuevamente al hecho de que la conservación de energía no tiene sentido si comienza a cambiar entre marcos de referencia sin aplicar las transformaciones correctas.

— ACascarino

Respuestas:

Se extendió a tiempo. Si una fuente emite un pule de energía de 1 W que dura 1 segundo y el receptor retrocede tan rápido que se desplaza Doppler a una frecuencia que significa que la potencia es de solo 0.5 W, entonces el pulso tardará 2 segundos en llegar (desde el final) tenía más que viajar).

— Steve Linton
fuente

Creo que esto está mal. ¿Qué sucede si la fuente emite un fotón (con una energía dada)? Si el receptor está retrocediendo tan rápido que la energía del fotón se desplaza hacia la mitad, el receptor todavía solo recibe un fotón. ¿A dónde se ha ido el resto de la energía?

— Martin Bonner apoya a Monica

Sí, esto no parece correcto. Una publicación anterior de @bilkokuya fue útil, pero decir que "la conservación de la energía no se aplica entre los marcos de referencia cambiantes" se siente insatisfactorio cuando se trata con el caso de 1 fotón. Especialmente considerando si, por ejemplo, toda la luz en el universo experimentó esta pérdida de energía; ¿Cómo podría la energía total en el universo permanecer constante?

— Dilettanter

Incluso sin correcciones relativistas, si una ametralladora dispara algunas balas hacia un objetivo que retrocede, la velocidad de llegada de las balas se reduce por el movimiento del objetivo, y la energía por bala se reduce aún más. Uno no es causado por el otro, son dos efectos separados del movimiento. Del mismo modo, el cambio en la intensidad de una fuente de luz está separado del cambio en la frecuencia, uno no explica el otro.

— Ken G

Sí, creo que estás bien. Mi error.

— Steve Linton

Es muy probable que todos lo hayamos hecho, ¡incluso las personas que dan respuestas pueden aprender de este foro!

— Ken G

Ignorando completamente los efectos relativistas, depende del marco de referencia que esté utilizando; la energía "faltante" se ve como energía cinética en el átomo emisor o receptor como retroceso, dependiendo de cuál se vea como en movimiento. La energía no se conserva entre los marcos de referencia.

Si viajo a una velocidad lejos de ti y te emito un fotón que observo que tiene una frecuencia f , entonces asumiré que el fotón tiene una energía E = hf, donde h es la constante de Planck. Nunca observaré una energía diferente para ese fotón: en mi marco de referencia, la energía se conserva. Sin embargo, usted observará una frecuencia diferente f y, por lo tanto, una energía diferente E. Esta energía permanece constante para usted: la energía se conserva en su marco de referencia, pero la energía que observo y la energía que usted observa difieren: la energía no se conserva entre nuestros marcos de referencia; es decir, la energía se conserva pero no es invariante.

Considere: paso por delante de usted en un automóvil y le tiro una pelota de tenis. En mi perspectiva, la pelota de tenis tiene mayor energía cinética (se mueve a mi velocidad, más la velocidad de la pelota) que en tu perspectiva. ¡La energía tampoco es invariable en esta circunstancia!

— ACascarino
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Una demostración más simple de que KE no es invariable es simplemente mirarte en tu auto y olvidarte por completo de la pelota de tenis. En su marco, usted es estacionario y tiene cero KE; en mi marco, estás pasando el rato y tienes un montón de cosas.

— David Richerby

La conservación de la energía no se aplica a esta situación porque la energía que mide cuando está en reposo con respecto a la fuente y la energía que mide cuando se mueve con respecto a la fuente se encuentran en diferentes marcos de referencia. La energía no se conserva entre diferentes marcos de referencia; en otras palabras, si vas a utilizar la conservación de la energía, debes hacer todas tus mediciones sin cambiar la velocidad.

Para obtener más información, consulte /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a .

varbatim de la respuesta de David Z para una pregunta sobre física SE

— dificultad_técnica
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