Das war die vorgegebene Frage:
Ein Lichtstrahl von Intensität und Frequenz , entlang des Positivs gerichtet -Achse, wird senkrecht von einem perfekten Spiegel reflektiert, der sich entlang des Positivs bewegt -Achse mit konstanter Geschwindigkeit . Finden Sie die reflektierte Intensität und die Frequenz des reflektierten Lichts.
Richtet man einen Lichtstrahl auf einen Spiegel, der sich mit konstanter Geschwindigkeit auf uns zubewegt , wäre die scheinbare Frequenz des reflektierten Strahls höher. Ich würde jedoch gerne wissen, ob sich die beobachtete Intensität des Lichtstrahls ändert.
Um es noch einmal zu überprüfen, hängt die Intensität eines Lichtstrahls nur von der Amplitude ab?
Vielen Dank im Voraus
Wie in der Antwort von User58220 , wenn die Quelle eine Punkt- oder kleine Quelle ( dh ein divergierender Strahl) ist, variiert die Intensität als eine reale Quelle, die an der Position der virtuellen Quelle platziert ist - fast. Allein durch die Dopplerverschiebung kommt es zu einer weiteren Intensitätssteigerung.
Wenn Ihre Quelle also ein kollimierter Strahl im rechten Winkel zur Spiegeloberfläche ist, werden alle Frequenzkomponenten im Strahl um das Quadrat blau verschoben des gebräuchlicheren Doppler-Frequenzskalierungsfaktors Das gilt, wenn die Quelle real ist ( dh nicht virtuell von einem Spiegel erzeugt wird) und sich mit Geschwindigkeit auf Sie zubewegt .
Gleichzeitig wird die Leistungsstärke des Lichts um denselben Faktor skaliert . Sie können sich diese Intensitätsskalierung als Ergebnis einer Erhaltung der Photonenzahl vorstellen, aber die reflektierten Photonen sind jetzt energiereicher, da die Spiegeleingänge auf den Strahl wirken. Das Ergebnis kann auch klassisch unter Verwendung von Lorentz-Transformationen des relevanten elektromagnetischen Randwertproblems abgeleitet werden, und Sie können Details dieser Berechnung in meiner Antwort auf die Physics SE-Frage "Kann die Planck-Konstante aus den Maxwell-Gleichungen abgeleitet werden?" . In der Tat kann man dieses Ergebnis (Gleichheit von Doppler- und Leistungsskalen) verwenden, um die Idee zu motivieren, dass die Energie eines Photons proportional zu seiner Frequenz sein muss, sodass Sie die Quanten-Argumentation gewissermaßen aus der klassischen ableiten können, obwohl diese Argumentation nicht aussagekräftig ist Sie den Wert ( dh ) der Skalierungskonstante.
Eine echte Lichtquelle, die sich auf Sie zubewegt, wird intensiver als das umgekehrte Quadrat. Warum sollte sich eine virtuelle Lichtquelle anders verhalten?