Doppler nella luce

From: gino <ginsel_at_alice.it>
Date: Wed, 07 Nov 2007 10:34:58 -0000

Abbiate pazienza con un povero ignorante che si � messo a leggere
libri di divulgazione.

Mi � facile capire il Doppler nel suono. Io mi immagino il suono di
una sirena come un flusso "continuo" di oscillazioni trasmesse da un
altoparlante alle molecole dell'aria che stanno fra me e la sirena e
non mi � difficile "vedere" le oscillazioni restringersi o allargarsi
a seconda del moto relativo fra me e la sorgente.

Ma un raggio di luce � assimilabile a un'onda sonora? L'onda sonora
non � assoggettata alla costanza di velocit� propria della luce.
L'onda sonora poi non mi pare si configuri per la singola molecola
d'aria, mentre il singolo fotone � perlomeno "anche" un'onda. Mi
parrebbe perci� il caso di ragionare sul Doppler del singolo fotone,
ma a questo punto la figura di onda "continua" non riesco pi� ad
immaginarmela.

Ora, supponendo che la "frequenza" (o si dice il "colore"?) sia un
fatto riconoscibile in ciascun fotone (salvo vostra confutazione) e
supponendo di disporre di improbabili strumenti di misura, proseguo
nella mia confessione d'ignoranza.

Sono su di un treno fermo. Davanti a me, lontano lontano, c'� un altro
treno, fermo pure lui, che mi spara addosso un fotone alla volta. I
fotoni scorrono ondeggiando a lato del mio finestrino laterale dove ci
sono due tacche: la prima attiva un orologio al passare del fotone e
la seconda lo disattiva. Inoltre il finestrino � in grado di contare
le oscillazioni del fotone nel tratto fra le tacche.

Rilevo il tempo di transito fra le tacche, misuro la distanza fra le
medesime tacche, faccio due conti e trovo che il fotone viaggia a
300.000 km al secondo. Annoto pure il numero delle oscillazioni.

La Scienza mi dice che se io mi lancio a folle velocit� verso l'altro
treno oppure se � l'altro treno sparatore di fotoni che mi si avventa
contro, il fotone transiter� fra le tacche sempre nello stesso tempo,
cio� sempre con velocit� di 300.000 km al secondo. Invece la Scienza
mi dice che il numero delle oscillazioni fra le tacche aumenter�
(Doppler d'avvicinamento, identico nei due casi).

Bene. Suppongo di andare "incontro" ai fotoni sparati dal treno
fermo. Accetto (a malincuore) la costanza della velocit� della luce.
Accetto invece di buon grado il fatto che la frequenza dei fotoni
aumenti: io vado "incontro" alle onde ed � naturale pensare che esse
"arrivino pi� rapidamente". Per� mentre per la velocit� della luce
devo forzare il mio buon senso e negare che la mia velocit� si sommi
con quella della luce, per la questione "Doppler" mi si permette di
dar retta al mio buon senso. Ecco quindi la prima domanda:

1) Se mi avvicino ad una fonte luminosa � la mia velocit� di
avvicinamento che determina il "Doppler" nonostante che la medesima
velocit� di avvicinamento non influisca sulla velocit� della luce? E
se s�, come mai?

Suppongo ora che sia il treno sparatore di fotoni che procede verso di
me. In questo caso accetto (volentieri) la costanza della velocit�
della luce perch� essa � "anche" un'onda e si sa che le onde fanno
tutte cos�. In prima battuta pure il fatto che la frequenza aumenti
non mi disturba: difatti mi viene subito in mente ci� che succede con
la sirena di un'ambulanza in avvicinamento. Per�, in seconda battuta,
avendo deciso di ragionare sul singolo fotone, non posso fare un
parallelo con una sirena.

Allora cosa succede al singolo fotone? Scocca di botto e subito vive
di vita propria? Esce invece (relativamente) pian-piano dal filamento
della lampadina e prima di distaccarsi genera almeno un paio d'onde di
modo che esse possano essere "schiacciate" dalla velocit� del treno?
Di qui la seconda domanda:

2) Come mai la costanza della velocit� della luce emessa da un treno
in avvicinamento mi porta a pensare ad un fotone che "scocca di
botto", mentre l'effetto "Doppler" mi fa pensare ad un fotone generato
in un certo lasso di tempo? C'� una spiegazione pi� sensata?

Immagino d'aver cos� dichiarato la mia incompetenza. Per� ho pure
l'impressione che i testi divulgativi dimentichino di dire le cose
fondamentali. Sembra quasi che ci propinino la "buona novella" e che
noi si debba solo inchinarci ed ossequiare. O sono matto?

gino
Received on Wed Nov 07 2007 - 11:34:58 CET