Impuls und Energie des Photons

Ändert sich der Impuls und die Energie von Photonen, wenn sie von entfernten Galaxien durch den Weltraum reisen?

OP spricht nicht über Photonen, die aus einem Gravitationsschacht klettern.
@josephh Ich bemerkte "wenn es von entfernten Galaxien reist", sind entfernte Galaxien Gravitationsquellen.
Das OP bezieht sich eindeutig auf die universelle Expansionsrotverschiebung, nicht auf die Gravitationsrotverschiebung. Beifall.
Dieser Frage fehlt der Kontext: Woher haben Sie die Behauptung, dass sich Impuls und Energie eines Photons nicht ändern?

Antworten (1)

Ein Photon, das sich durch intergalaktische Entfernungen im Weltraum bewegt , verliert aufgrund der Raumzeitexpansion (universelle Expansion) Energie und Impuls. Dies wird als kosmologische Rotverschiebung bezeichnet , bei der die Wellenlänge, bei der das Licht ursprünglich emittiert wird, verlängert wird, wenn es sich durch ein expandierendes Universum bewegt, was bedeutet, dass das Photon Energie verliert.

Die Energie eines Photons ist gegeben durch

E = H C λ
Wo H ist die Plancksche Konstante, C ist die Lichtgeschwindigkeit, und λ ist die Wellenlänge des Photons. Also wenn λ steigt, Energie sinkt.

Der Impuls des Photons ist

P = E C = H λ
was bedeutet, dass es aufgrund der universellen Expansion auch an Dynamik verliert.

Hier nehmen wir an, dass sich das Photon durch den leeren Raum bewegt und nicht mit Gravitationsfeldern massiver Objekte interagiert (und rotverschoben). Das heißt, der Energieverlust ist nur auf die universelle Expansion zurückzuführen (das Photon „interagiert“ nur mit dem expandierenden Universum).

Wohin verliert es die Energie und den Schwung? Und wenn ja, warum können wir es immer noch sehen!?
Hallo AM. Das ist eigentlich eine Frage, die schon oft diskutiert wurde. Die Energieeinsparung in kosmologischen Modellen ist alles andere als klar. Tatsächlich war die Energieeinsparung in der Allgemeinen Relativitätstheorie schon immer problematisch. Sehen Sie sich diese Frage und die darin enthaltenen Antworten/Links an. Beifall.
Es gibt auch eine gravitative Rotverschiebung. Ist die kosmologische Rotverschiebung nicht irgendein Doppler-Effekt? Was Sie beschreiben, klingt viel aufregender als die lebensrettenden Autos (die Formel bezieht sich auf die gravitative, nicht auf die kosmologische Rotverschiebung, letzteres ist der Doppler-Effekt, ersteres nicht).
@PeterBernhard Gravitationsrotverschiebung tritt auf, wenn elektromagnetische Wellen aus einer Gravitationsquelle austreten. Kosmologische Rotverschiebung tritt aufgrund der Expansion des Universums auf. Beachten Sie, dass sich die Doppler-Verschiebung normalerweise auf die Relativbewegung zwischen Quelle und Beobachter bezieht. Welche Formeln meinst du? Ich habe zwei Gleichungen aufgelistet, die die Energie und den Impuls von Photonen ausdrücken.
Wikipedia, auf die Sie verlinken, sagt: "Um den Rotverschiebungseffekt abzuleiten, verwenden Sie die geodätische Gleichung für eine Lichtwelle, die ... ist", gefolgt von einer Formel, die nicht den von Ihnen aufgelisteten entspricht. - Zugegebenermaßen habe ich mich damals geirrt, dass die kosmologische Rotverschiebung als reiner Doppler-Effekt angesehen wird. Sie scheinen die kosmologische Rotverschiebung als eine Art Gravitationsrotverschiebung zu betrachten, um die Formel zu erkennen, die ich nicht einfügen und kopieren konnte (von der verlinkten Wikiseite). Meiner Meinung nach bezieht sich diese Formel, die Sie nicht aufgelistet haben, weder auf die Gravitations-Rotverschiebung noch auf die Doppler-Rotverschiebung.
@PeterBernhard Richtig. Gemäß meinem letzten Kommentar sind diese obigen Gleichungen allgemein und beschreiben die Energie und den Impuls von Quantenteilchen. Mit der Rotverschiebung als solcher haben sie nichts zu tun. Beifall.
Impuls und Energie des Photons
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v