Energieumwandlung eines Photons

Ich bin neu im Forum, also entschuldigen Sie mich, wenn ich etwas im falschen Format mache.

Meine Frage ist folgende:

Ein Photon, das von einem ruhenden Raumschiff abgefeuert wird, hat Energie E , wenn sich das Raumschiff schnell bewegt v = β C relativ zu uns (die außerhalb des Raumschiffs in Ruhe sind) und das Photon abfeuert, während wir uns bewegen, als was würden wir die Energie des Photons sehen?

Die Frage ähnelt der Einstein-Geschwindigkeitsaddition, unterscheidet sich jedoch in dem Sinne, dass die Geschwindigkeit des Photons in beiden Fällen gleich ist C , aber ich erwarte, dass die Energie des Photons zunimmt. Die Frage ist auch anders als die, die ich auf dieser Seite gefunden habe und die in etwa so lauten: Wenn sich der Referenzrahmen ändern würde usw. In meinem Fall ist der Referenzrahmen anfangs und endgültig gleich.

Danke

Antworten (1)

Betrachten Sie der Einfachheit halber diese Nomenklatur: Photon 1 ist das Photon, das vom Raumschiff emittiert wird, wenn es in Bezug auf den äußeren Beobachter ruht, und Photon 2 ist das Photon, das vom Raumschiff emittiert wird, wenn es sich mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in Bezug auf den äußeren Beobachter bewegt .

Da sich der Mechanismus, durch den das Photon vom Raumschiff emittiert wird, in Bezug auf das Raumschiff nicht ändert, unabhängig davon, ob sich das Raumschiff in Bezug auf einen äußeren Beobachter gleichförmig bewegt oder ruht, sind die Energie der Photonen 1 und 2 beide gleich der Rahmen des Raumschiffs. Nehmen wir an, dass Energie ist E .

Wenn wir nun das zweite Photon aus dem Rahmen des äußeren Beobachters sehen, ändert sich seine Energie, selbst wenn die Geschwindigkeit des Photons im Vergleich zu seiner Geschwindigkeit im Raumschiffrahmen immer noch gleich ist. Der Grund dafür ist, dass die Energie eines Photons keine Funktion seiner Geschwindigkeit ist, sondern eine Funktion seiner Frequenz (insbesondere direkt proportional zu seiner Frequenz) und aufgrund des Zeitdilatationsphänomens die Frequenz des Photons 2 im Raumschiff unterschiedlich ist Rahmen und im Rahmen des äußeren Beobachters.

Nun kann die Frequenz von Photon 2 im Raumschiff-Koordinatensystem und im Koordinatensystem des äußeren Beobachters auf folgende Weise in Beziehung gesetzt werden:

F S   ( 1 − v / C ) / 1 − v 2 / C 2 = F Ö

Wo F S ist die Frequenz im Raumzeitrahmen und F Ö ist die Frequenz im Rahmen des äußeren Beobachters. Somit hängt auch die Energie von Photon 2 durch die gleiche Beziehung zusammen. Die Energie des Photons im Koordinatensystem des äußeren Beobachters ist um einen Faktor geringer als im Koordinatensystem des Raumschiffs 1 − v 2 / C 2 .

Also im Raumschiffrahmen:

E 1 = E 2 = E

Aber im Rahmen des äußeren Beobachters:

E 1 ' = E Und E 2 ' = E   ( 1 − v / C ) / 1 − v 2 / C 2

Die Energie eines Photons, das durch einen ruhenden Mechanismus emittiert wird, ist also nicht dieselbe wie die, die durch denselben Mechanismus in bewegtem Zustand emittiert wird (beide beobachtet in Bezug auf denselben Beobachter.)

Energieumwandlung eines Photons
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