Effet Doppler

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Effet Doppler
Lorsque qu’une moto passe dans la rue où
vous vous êtes arrêtés, vous entendez un son aigu
puis plus grave une fois que la moto vous a
dépassés. Ceci s’explique par l’effet Doppler.
I-
Principe
La différence entre la fréquence de l’onde émise par une source et la fréquence
reçue par son observateur constitue l’effet Doppler. L’effet Doppler se manifeste dans le
cas des ondes mécaniques telles que le son mais aussi celui des ondes
électromagnétiques comme la lumière.
Lorsque la source et le récepteur s’éloignent l’un de l’autre, les longueurs d’onde
que celui-ci reçoit sont plus dilatées. Ainsi les fréquences sont plus basses,
l’observateur entend donc un son grave. A l’inverse, lorsque la source et l’observateur
se rapproche, les longueurs d’onde sont plus contractées, donc les fréquences sont plus
hautes. Par conséquent, le récepteur entend un son aigu.
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II- Calcul de vitesse
L’effet Doppler permet de mesurer des vitesses. Ainsi la vitesse de la source 𝑣𝐸 est
donnée par la relation :
𝑣𝐸 = 𝑣 ×
|𝑓𝑅 − 𝑓𝐸 |
𝑓𝑅
On peut distinguer le cas où la source est mobile et le récepteur fixe de celui où la
source est fixe et le récepteur mobile.
a) La source est mobile et le récepteur est fixe : 𝑓𝑅 =
𝑓𝐸
𝑣
𝑐
1±
𝑣
b) La source est fixe et le récepteur est mobile : 𝑓𝑅 = 𝑓𝐸 × (1 ± 𝑐 )
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III- Application de l’effet Doppler
a) Les radars routiers
Les radars routiers sont des cinémomètres qui utilisent le principe de l’effet
Doppler. En effet, ils émettent des ondes électromagnétiques et les réceptionnent et
déterminent ainsi la vitesse des véhicules.
b) En médecine
L’effet Doppler est utilisé dans l’imagerie médicale comme pour l’échographie. Elle
permet alors de connaitre la vitesse des globules rouges. Le mécanisme est alors le
même que pour les radars, la sonde fait émetteur et récepteur.
c) Astrophysique
En astrophysique, l’effet Doppler est une des bases de la théorie de l’expansion de
l’univers. En effet, en appliquant les conséquences des travaux de Doppler à
l’astronomie, si une étoile se rapproche ou s’éloigne de la Terre, alors on observe un
décalage de ses raies d’absorption. On peut calculer alors sa vitesse radiale, c’est-à-dire
la vitesse à laquelle cette étoile se rapproche ou s’éloigne de la Terre.
Lorsqu’une étoile s’éloigne de la Terre, on observe un décalage des raies
d’absorption vers les grandes longueurs d’onde. Ce décalage vers le rouge est appelé
« redshift ».
Au contraire, lorsqu’une étoile s’éloigne de la Terre, le décalage vers le bleu est
appelé « blueshift »