Efekt Dopplera to zjawisko zmiany częstotliwości fali (w tym przypadku elektromagnetycznej) rejestrowanej przez obserwatora w stosunku do częstotliwości fali emitowanej ze źródła, gdy źródło fali i obserwator poruszają się względem siebie.

Gdy źródło fali zbliża się do obserwatora, to obserwator rejestruje falę o częstotliwości większej niż częstotliwość fali emitowanej ze źródła (tym samym rejestrowana długość fali jest mniejsza niż długość fali emitowanej ze źródła). Natomiast, gdy źródło fali oddala się od obserwatora, to ten rejestruje falę o częstotliwości mniejszej niż częstotliwość fali emitowanej, a tym samym rejestrowana długość fali jest większa niż długość fali emitowanej ze źródła.

Powyższe zależności można opisać jednym wzorem:

Gdzie  to częstotliwość fali rejestrowanej przez obserwatora,  to częstotliwość fali emitowanej ze źródła,  to prędkość światła (fali elektromagnetycznej),  to prędkość źródła.

Gdy źródło oddala się od obserwatora, to należy użyć górnych indeksów (znak minus w liczniku i plus w mianowniku), gdy źródło zbliża się do obserwatora, należy użyć indeksów dolnych (plus w liczniku i minus w mianowniku).

Gdy prędkość światła jest dużo większa niż prędkość źródła (), to można skorzystać z przybliżonych wzorów:

- gdy źródło oddala się od obserwatora:

- gdy źródło zbliża się do obserwatora:

Efekt Dopplera dla fal elektromagnetycznych wykorzystywany jest m. in. w badaniu ruchu gwiazd i galaktyk, a także np. do radarowej obserwacji burz.

Przykład:

Pewna galaktyka oddala się od Ziemi z prędkością równą , emitując przy tym fale radiowe o częstotliwości równej . Oblicz częstotliwość tych fal rejestrowaną na Ziemi.

Rozwiązanie:

Wykorzystujemy wzór na efekt Dopplera dla fal elektromagnetycznych (z górnymi indeksami):

Zadania do zrobienia:

1. Pewien obiekt zbliża się do Ziemi z prędkością równą , emitując przy tym falę radiową o częstotliwości . Oblicz długość rejestrowanej fali na Ziemi.

Odp.: