Perte d'énergie due à l'effet Doppler

L'énergie du rayonnement électromagnétique est liée à la fréquence; plus la fréquence est élevée, plus le niveau d'énergie est élevé. Si les ondes électromagnétiques ont une fréquence plus basse lors de leur arrivée sur Terre que celle initialement émise en raison de l'effet Doppler, où, selon la conservation de l'énergie, va l'excès d'énergie?

doppler-effect

— Dilettanter
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Recommander à la recherche aussi: physics.stackexchange.com/questions/15279/...

— Bilkokuya

La réponse de Steve Linton n'est pas correcte, je le crains. La réponse d'ACascarino est plus proche de la vérité. La bonne réponse - que la conservation de l'énergie ne s'applique pas dans un univers en expansion - est très bien expliquée dans cet article de Tamara Davis . C'est derrière un mur payant, malheureusement, mais peut être trouvé en ligne si vous le recherchez sur Google.

— pela

@pela Êtes-vous en train de dire qu'un pistolet radar Doppler de la police dépend de l'expansion de l'Univers pour fonctionner?

— user71659

@pela donc je ne peux pas lire l'article parce que je n'y ai pas accès, mais cet argument est en quelque sorte le plus logique par mon autre commentaire ci-dessous. Merci

— Dilettanter

Que l'énergie soit conservée ou non dans un univers en expansion (ou en contraction!) Est quelque peu indifférent - comme le cite l'article que vous citez, [...] "le décalage vers le rouge de la galaxie peut être interprété comme le résultat d'un mouvement relatif, plutôt que l'expansion de l'espace. Par conséquent, aucune énergie n'est perdue. " lorsque le mouvement est vu par rapport au mouvement de la particule dans l'espace-temps; cela se réduit à nouveau au fait que la conservation de l'énergie n'a aucun sens si vous commencez à basculer entre les cadres de référence sans appliquer les transformations correctes.

— ACascarino

Réponses:

C'est étalé dans le temps. Si une source émet une tranche d'énergie de 1 W pendant 1 seconde et que le récepteur s'éloigne si rapidement qu'il est Doppler décalé sur une fréquence qui signifie que la puissance n'est que de 0,5 W, alors l'impulsion mettra 2 secondes à arriver (depuis la fin de celle-ci) avait encore à voyager).

— Steve Linton
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Je pense que cela est faux. Que se passe-t-il si la source émet un photon (avec une énergie donnée)? Si le récepteur recule si rapidement que l'énergie photonique est décalée de moitié vers le rouge, le récepteur ne reçoit toujours qu'un photon. Où est passé le reste de l'énergie?

— Martin Bonner soutient Monica

Oui, cela ne semble pas correct. Un article précédent de @bilkokuya a été utile, mais dire que «la conservation de l'énergie ne s'applique pas entre les changements de cadres de référence» n'est pas satisfaisant lorsqu'il s'agit du cas à 1 photon. Surtout si l'on considère que, disons, toute la lumière dans l'univers a subi cette perte d'énergie; comment l'énergie globale de l'univers pourrait-elle rester constante?

— Dilettanter

Même sans corrections relativistes, si une mitrailleuse tire des balles sur une cible en recul, le taux d'arrivée des balles est réduit par le mouvement de la cible et l'énergie par balle est encore plus réduite. L'un n'est pas causé par l'autre, ce sont deux effets distincts du mouvement. De même, le changement d'intensité d'une source lumineuse est distinct du changement de fréquence, l'un n'explique pas l'autre.

— Ken G

Oui, je pense que tu vas bien. Mon erreur.

— Steve Linton

Nous l'avons tous fait très probablement, même les personnes qui donnent des réponses peuvent apprendre de ce forum!

— Ken G

Ignorant complètement les effets relativistes, cela dépend du cadre de référence que vous utilisez; l'énergie "manquante" est considérée comme une énergie cinétique dans l'atome émetteur ou récepteur comme recul selon celle que vous voyez comme en mouvement. L'énergie n'est pas conservée entre les référentiels.

Si je voyage à une vitesse éloignée de vous et que j'émets un photon vers vous que j'observe comme ayant une fréquence f , alors je supposerai que le photon a une énergie E = hf, où h est la constante de Planck. Je n'observerai jamais une énergie différente pour ce photon - dans mon référentiel, l'énergie est conservée. Vous observerez cependant une fréquence f différente , et donc une énergie E. différente. Cette énergie reste constante pour vous - l'énergie est conservée dans votre référentiel - mais l'énergie que j'observe et l'énergie que vous observez diffèrent - l'énergie n'est pas conservée entre nos cadres de référence; c'est-à-dire que l'énergie est conservée mais pas invariante

Considérez - je passe devant vous à l'arrêt dans une voiture et vous lance une balle de tennis. Dans ma perspective, la balle de tennis a une plus grande énergie cinétique (elle se déplace à ma vitesse, plus la vitesse de la balle) que dans votre perspective. L'énergie n'est pas non plus invariante dans cette circonstance!

— ACascarino
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Une démonstration plus simple que KE n'est pas invariant consiste à simplement vous regarder dans votre voiture et à oublier complètement la balle de tennis. Dans votre cadre, vous êtes immobile et vous n'avez aucun KE; dans mon cadre, vous vous précipitez et vous en avez plein.

— David Richerby

La conservation de l'énergie ne s'applique pas à cette situation car l'énergie que vous mesurez au repos par rapport à la source et l'énergie que vous mesurez en se déplaçant par rapport à la source sont dans des référentiels différents. L'énergie n'est pas conservée entre différents référentiels; en d'autres termes, si vous souhaitez utiliser la conservation de l'énergie, vous devez effectuer toutes vos mesures sans changer la vitesse.

Pour plus d'informations, consultez /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a .

varbatim de la réponse de David Z à une question sur la physique SE

— difficulté_technique
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