L'effet Doppler, ou effet Doppler-Fizeau, est le décalage de fréquence d’une onde (mécanique, acoustique, électromagnétique ou d'une autre nature) observé entre les mesures à l'émission et à la réception, lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur varie au cours du temps. Si on désigne de façon générale ce phénomène physique sous le nom d'effet Doppler, le nom d'« effet Doppler-Fizeau » est réservé aux ondes électromagnétiques.
Cet effet est présenté par Christian Doppler en 1842 dans l'article Sur la lumière colorée des étoiles doubles et de quelques autres astres du ciel1 (Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels), confirmé sur les sons par le physicien néerlandais Christoph Buys Ballot (en utilisant des musiciens jouant une note calibrée sur un train de la ligne Utrecht-Amsterdam), et est également proposé par Hippolyte Fizeau pour les ondes lumineuses en 1848.
L'effet Doppler se manifeste par exemple pour les ondes sonores dans la perception de la hauteur du son d’un moteur de voiture, ou de la sirène d’un véhicule d’urgence. Le son est différent selon que l’on se trouve à l'intérieur du véhicule (l’émetteur étant immobile par rapport au récepteur), ou que le véhicule se rapproche du récepteur (le son étant alors plus aigu) ou s’en éloigne (le son étant plus grave). Il faut cependant remarquer que la variation de la hauteur du son dans cet exemple est due à la position de l'observateur par rapport à la trajectoire du mobile. En effet, la vitesse du mobile perçue par l'observateur {\displaystyle v_{r}}v_{r} varie suivant l'angle {\displaystyle \theta }\theta formé par sa ligne de visée vers le mobile et la trajectoire de celui-ci. On a : {\displaystyle v_{r}=v_{s}\cdot \cos {\theta }}v_{r}=v_{s}\cdot \cos {\theta }. Il n'y a pas de modulation si l'observateur est exactement sur la trajectoire et va à la même vitesse et dans le même sens que l'émetteur.
Cet effet est utilisé pour mesurer une vitesse, par exemple celle d’une voiture, ou bien celle du sang lorsqu’on réalise des examens médicaux, notamment les échographies en obstétrique ou en cardiologie. Il revêt une grande importance en astronomie car il permet de déterminer directement la vitesse d’approche ou d’éloignement des objets célestes (étoiles, galaxies, nuages de gaz, etc.). Toutefois, le décalage vers le rouge cosmologique, qui traduit la fuite apparente des galaxies et constitue une preuve de l’expansion de l’espace, est d’une autre nature : il n’est pas justifiable par un effet Doppler car il est dû (de façon imagée) à un étirement de l’espace produisant lui-même un étirement des longueurs d’onde (la longueur d’onde d’un rayonnement suivant fidèlement la taille de l’Univers).
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