L'effet Doppler décrit comment la fréquence d'une onde change lorsque la source ou l'observateur se déplace par rapport au milieu. C'est pourquoi une sirène sonne plus haut lorsqu'une ambulance s'approche et plus grave lorsqu'elle s'éloigne. Comprendre l'effet Doppler est essentiel en acoustique, radar, astronomie et échographie médicale.

La formule

Pour les ondes sonores (source en mouvement, observateur à l’arrêt) :

Observed Frequency = Source Frequency × (Speed of Sound) / (Speed of Sound ± Source Velocity)

Utilisez le signe moins si la source s'approche, plus si elle s'éloigne.

Pour les ondes lumineuses (Doppler relativiste) :

Observed Frequency = Source Frequency × √((1 - β) / (1 + β))

Où β = vitesse / vitesse de la lumière.

Exemple travaillé

Une sirène d'ambulance émet à 1 000 Hz. Le son se propage à 343 m/s dans l'air. L'ambulance approche à 30 m/s.

Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 - 30)
                   = 1,000 × 343 / 313
                   = 1,000 × 1.096
                   = 1,096 Hz

La sirène qui approche sonne environ 9,6 % plus haut. Après passage et recul à 30 m/s :

Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 + 30)
                   = 1,000 × 343 / 373
                   = 920 Hz

La diminution de 1 096 Hz à 920 Hz est spectaculaire : décalage d’environ 176 Hz.

## Candidatures

Radar et pistolets rapides : Émettez des ondes radio, mesurez le changement de fréquence des ondes réfléchies pour calculer la vitesse du véhicule.

Astronomie : Les étoiles se dirigeant vers la Terre présentent un décalage vers le bleu (fréquence plus élevée). Les étoiles qui s'éloignent montrent un décalage vers le rouge (fréquence inférieure). Cela a révélé que l'univers est en expansion.

Imagerie par ultrasons : L'échographie Doppler mesure le flux sanguin en détectant le changement de fréquence des ondes réfléchies par les globules rouges en mouvement.

## Information clé

L'effet Doppler dépend uniquement du mouvement relatif. Un observateur stationnaire et une source qui s'approche produisent le même effet qu'une source stationnaire et un observateur qui s'approche (bien que les calculs diffèrent légèrement).

Conseils

Pour des vitesses non relativistes (beaucoup plus lentes que la lumière), utilisez la formule sonore. Pour des vitesses légères ou très élevées, utilisez la formule relativiste. L’effet est plus prononcé pour les ondes haute fréquence et les vitesses élevées.

Utilisez notre Calculateur d'effet Doppler pour trouver la fréquence observée pour n'importe quelle source et vitesse d'observateur.