Doppler en Energie van foton

[walter-]

Voor het Doppler effect dat we waarnemen bij van ons weg-bewegende sterren/sterrenstelsels.

Energie van een foton: E = h · f => Door doppler effect zien we een lagere frequentie en dus een lagere energie die toekomt. Maar waar is die energie dan naartoe? Dat lijkt behoud van energie tegen te spreken.

Snel opzoeken op internet geeft als antwoord dit toch geen probleem is naar behoud van energie door SR:Maar ik vond geen onderbouw hiervan: maar iemand die een referentie kan geven naar berekeningen die dat aantonen?

Walter

[Bladerunner]

Deze Doppler shift is relativistisch. Het foton op zich ondervindt geen verandering van energie. Zo beweegt het Andromeda stelsel juist naar ons toe en zien we een verhoging van de frequentie. Maar iemand die in een ander 3e stelsel zit ziet het misschien verwijderen en dus is het voor die waarnemer een lagere frequentie.

De 'echte' energie meet je pas als je je in het zelfde raamwerk bevindt als het reizende foton.

[walter-]

Hoi Bladerunner,
Bedankt voor je antwoord; dat is dus idd de uitleg die je elders leest.
Ken je hiervoor een referentie naar een theoretisch/wiskundig uitgewerkte onderbouw?

Walter

[Xilvo]

Het is niet veel anders dan bij de kinetische energie van een bewegend voorwerp.
De kinetische energie van een auto is ook afhankelijk van vanuit welk inertiaalstelsel je kijkt.

[walter-]

Een ander punt is dat de frequentieshift ook veroorzaakt is door uitdijing van het heelal. Is er daar ergens een uitleg hoe de energie zich hier gedraagd?

[walter-]

Het is niet veel anders dan bij de kinetische energie van een bewegend voorwerp.
De kinetische energie van een auto is ook afhankelijk van vanuit welk inertiaalstelsel je kijkt.

Door het idd 'kinetische' energie te noemen, geeft het een ander perspectief. Ik zag E=hf altijd gerefereerd als de 'energie' van een foton.

Maar nergens een rekenvoorbeeld dat bv observatie en theorie aan elkaar linkt?

[Bladerunner]

Een ander punt is dat de frequentieshift ook veroorzaakt is door uitdijing van het heelal. Is er daar ergens een uitleg hoe de energie zich hier gedraagd?

Bij een roodverschuiving veroorzaakt door de uitdijing van het heelal (ook kosmologische roodverschuiving genoemd) is het niet het sterrenstelsel zelf dat beweegt maar dat het wordt 'meegesleept' door de uitdijing. Het is de ruimte die 'beweegt' en daar kun je dan geen (kinetische) energie van berekenen aangezien er geen sprake is van een massa die zich beweegt.

(Daarom kon het prille heelal tijdens de zgn inflatieperiode ook met een snelheid groter dan die van het licht uitzetten.)

Sterrenstelsels die tot de zelfde groep behoren bewegen t.o.v. elkaar en dat veroorzaakt de normale verschuiving van de frequentie. En elke groep is gebonden door de zwaartekracht van elkaar. Maar dat is een lokale gebeurtenis want gezamenlijk worden de groepen die zeer ver van elkaar verwijderd zijn meegesleept door de uitdijing omdat die door de grotere afstand sterker wordt dan de onderlinge zwaartekracht.

[Bladerunner]

Het is niet veel anders dan bij de kinetische energie van een bewegend voorwerp.
De kinetische energie van een auto is ook afhankelijk van vanuit welk inertiaalstelsel je kijkt.

Door het idd 'kinetische' energie te noemen, geeft het een ander perspectief. Ik zag E=hf altijd gerefereerd als de 'energie' van een foton.

Maar nergens een rekenvoorbeeld dat bv observatie en theorie aan elkaar linkt?

Vergeet even dat foton. Want wat we waarnemen is een lichtgolf, geen deeltje.

Het simpelste voorbeeld van een gewone frequentieverschuiving is b.v. het geluid van een toeterende trein of een sirene. Bij nadering is het geluid hoger doordat de bron dichterbij komt en de geluidsgolven in elkaar worden gedrukt om vervolgens uit te zetten bij verwijdering. Met licht gebeurt dit dus ook al moet de snelheid wel veel groter worden willen we met het blote oog een kleurverschil waarnemen.

Maar die verschuiving is relatief. Want als die trein langs twee mensen rijdt die b.v. 500 m van elkaar staan dan hoort de ene het geluid lager worden omdat de bron voorbij hem reed maar jij hoort hem hoger worden omdat de bron nog steeds naar jou toe komt. En het enige wat je nodig hebt om die verschuiving te meten is de relatieve snelheid van jou t.o.v. de trein.

Nu wordt de kinetische energie berekend volgens: Ek = M/2 * v².

Bij relativistische snelheden gebruiken we: 1/√1-ß² waarbij ß = v/c. Deze uitkomst is de factor waarmee een gegeven verandert bij snelheden die dicht bij de lichtsnelheid zitten. Bij lagere snelheden is deze factor verwaarloosbaar klein. Je kunt deze factor gebruiken bij de frequentieverschuiving maar ook de lengte contractie, massa/energie toename en tijd dilatatie.

[flappelap]

Een ander punt is dat de frequentieshift ook veroorzaakt is door uitdijing van het heelal. Is er daar ergens een uitleg hoe de energie zich hier gedraagd?

Energie is niet (globaal) behouden in een uitdijend heelal. Heuristisch omdat het volume toeneemt en de energiedichtheid (Lambda) constant is; technisch omdat er geen tijdachtige Killingvector in een deSitter ruimtetijd is.

[flappelap]

Voor het Doppler effect dat we waarnemen bij van ons weg-bewegende sterren/sterrenstelsels.

Energie van een foton: E = h · f => Door doppler effect zien we een lagere frequentie en dus een lagere energie die toekomt. Maar waar is die energie dan naartoe? Dat lijkt behoud van energie tegen te spreken.

Snel opzoeken op internet geeft als antwoord dit toch geen probleem is naar behoud van energie door SR:Maar ik vond geen onderbouw hiervan: maar iemand die een referentie kan geven naar berekeningen die dat aantonen?

Walter

Zie mijn post hierboven. En: strikt genomen is de verschuiving n.a.v. de uitdijende ruimte geen Dopplerverschuiving.