Considere um observador O parado na calçada de uma rua quando uma ambulância passa com a sirene ligada. O observador nota que a altura do som da sirene diminui repentinamente depois que a ambulância o ultrapassa. Uma observação mais detalhada revela que a altura sonora da sirene é maior quando a ambulância se aproxima do observador e menor quando a ambulância se afasta. Esse fenômeno, junto com outras situações físicas nas quais ele ocorre, é denominado efeito Doppler*.
Na figura 13, considere o observador O parado na calçada e a sirene (fonte sonora) aproximando-se dele com velocidade (equação). No instante t = 0 a fonte emitiu a frente de onda (equação). Seja v a velocidade de propagação do som. Considere que essa frente de onda atinge o observador no intervalo de tempo igual ao período T de emissão de ondas sonoras pela fonte. A frente de onda (equação) percorreu, nesse intervalo de tempo, a distância vT na direção e sentido do observador, enquanto a fonte percorreu a distância (equação) na mesma direção e sentido do observador, e está agora emitindo a frente de onda (equação). A distância entre as frentes de onda (equação) e (equação) será comprimento de onda (equação) das ondas sonoras recebidas pelo observador O.

(figura)

Figura 13. O observador parado recebe o som emitido pela ambulância com frequência aparente f’ maior que a frequência f real.
Temos (equação) e, para o observador as ondas sonoras terão frequência aparente:
Com a frequência real f do som emitido pela fonte vale (equação) , decorre:
(equação) v

Então a frequência aparente f’ do som, que atinge o observador partindo de uma fonte em movimento que se aproxima dele, é maior que a frequência real f do som.
Se a ambulância estiver se afastando do observador, seguindo o mesmo raciocínio anterior, concluímos que:
(equação)
Doppler*, Cristian Johan (1803-1853) , físico austríaco, descreveu o fenômeno que leva seu nome (efeito Doppler) para o som e para a luz. O efeito Doppler para a luz foi explicado corretamente pelo físico francês Amand Hyppolyte Louis Fizeau (1819-1896), em 1848. Fizeau foi o primeiro cientista a determinar experimentalmente a velocidade da luz, em 1849 é usado para a descoberta de estrelas duplas.
Nesse caso, a frequência aparente f’ do som ouvido de uma fonte que está se afastando do observador é menor que a frequência real f do som.
Observa-se também uma mudança na altura do som se a fonte está em repouso e o observador é que se movimenta. Neste caso, a frequência aparente do som é maior que a real quando o observador se aproxima, e menor quando ele se afasta.
De modo geral, podemos concluir a seguinte relação entre a frequência aparente f’ do som que atinge o observador e a frequência real f do som emitido pela fonte:
(equação)
Em que v é a velocidade do som (equação) é a velocidade da fonte e (equação) a velocidade do observador.
O sinal que precede (equação) é definido em relação a um eixo orientado do observador para fonte:
(equação)
Evidentemente, se o observador estiver parado (equação) = 0 e, se a fonte estiver parada (equação)

O efeito Doppler para a luz

As ondas luminosas também podem sofrer o efeito Doppler. Entretanto, como a velocidade da luz é muito elevada, ele só é perceptível se a fonte for extremamente veloz. É o caso de estrelas ou galáxias que se afastam da terra.
Quando a fonte está se afastando, a luz recebida por nós tem frequência aparente f’ menor que a frequência real f emitida. Dizemos, então, que houve um desvio para o vermelho (no espectro visível, a luz vermelha é a de menor frequência).
Caso a fonte esteja se aproximando, recebemos uma luz cuja frequência aparente f’ é maior que a frequência real emitida f, tendo havido então desvio para a violeta ( no espectro visível, a luz violeta é a de maior frequência).
Em resumo: