Physique-ChimieTerminale

L'effet Doppler : définition et applications

Définition

L'effet Doppler est le changement de fréquence perçue d'une onde lorsque la source et l'observateur sont en mouvement relatif. Quand la source se rapproche, la fréquence perçue est plus élevée que la fréquence émise ; quand elle s'éloigne, elle est plus faible.

Explication

Pour une source se déplaçant à vitesse vs (source) et un observateur à vo, la fréquence perçue est f' = f × (v+vo)/(v−vs) où v est la célérité de l'onde. Applications médicales : l'échographie Doppler mesure la vitesse du sang dans les vaisseaux. Applications astronomiques : le décalage vers le rouge (redshift) des galaxies prouve l'expansion de l'univers. Applications routières : les radars de vitesse.

Exemple concret

Un ambulance klaxonnant à f = 440 Hz se déplace à vs = 20 m/s vers un piéton. La célérité du son est v = 340 m/s. La fréquence perçue est f' = 440 × 340/(340−20) = 440 × 340/320 ≈ 468 Hz (son plus aigu).

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Questions fréquentes

Qu'est-ce que le redshift cosmologique ?+
Les galaxies s'éloignant de nous, leur lumière est décalée vers le rouge (fréquences plus basses). C'est la preuve de l'expansion de l'univers, découverte par Hubble.
L'effet Doppler s'applique-t-il à la lumière ?+
Oui, mais il faut utiliser la relativité restreinte pour des vitesses proches de c. Le décalage vers le rouge et le bleu sont les équivalents lumineux.
Comment fonctionnent les radars de vitesse ?+
Ils émettent une onde radio, mesurent le décalage Doppler de l'onde réfléchie par le véhicule et en déduisent sa vitesse.

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