Effet Doppler

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Illustration de l'effet Doppler

L'effet Doppler est la modification des fréquences (sonores par exemple) lorsque la source et le récepteur (la personne qui entend) sont en mouvement l'un par rapport à l'autre. On peut l'entendre lorsqu'un véhicule muni d'une sirène se rapproche (elle semble plus aiguë) puis s'éloigne (elle semble plus grave).

Si la source et le récepteur se rapprochent alors le son paraît plus aigu.

Si la source et le récepteur s'éloignent alors le son paraît plus grave.

Explication physique

Lorsque la source de l'onde se rapproche, la longueur d'onde diminue, du point de vue du récepteur, causant une augmentation de la fréquence (dans le cas du son, il est plus aigu).

Lorsque la source de l'onde s'éloigne, la longueur d'onde augmente, du point de vue du récepteur, causant une diminution de la fréquence (dans le cas du son, il est plus grave).

On peut calculer la fréquence perçue par le récepteur à l'aide de la formule suivante :

$f_{rec}={\frac {c-v_{rec}}{c-v_{em}}}f_{em}$

où $f_{em}$ est la fréquence émise, $c$ la vitesse du son et $v_{rec}$ et $v_{em}$ les vitesses du récepteur et de l'émetteur

Cas de la lumière

Si l'effet Doppler est le plus souvent expérimenté dans le cas du son, il peut être décliné à n'importe quelle onde, comme la lumière.

L'effet Doppler permet de calculer la vitesse de rotation d'un astre lointain, en observant le décalage de fréquence de chaque côté de l'astre.

Si le côté que l'on observe s'approche de nous, sa fréquence sera perçue plus élevée (la lumière sera un peu plus bleue), tandis que s'il s'éloigne, sa fréquence sera perçue plus faible (la lumière sera un peu plus rouge). En connaissant la fréquence de la lumière de chaque côté de l'astre et son diamètre, on peut calculer sa vitesse de rotation.

Cette variation de la fréquence d'une onde lumineuse est aussi appelée décalage spectral. On parle alors de décalage vers le rouge lorsque l'objet observé s'éloigne, ou de décalage vers le bleu lorsqu'il se rapproche. On retrouve ce phénomène dans l'observation des galaxies comme Andromède, ce qui a permis aux scientifiques d'en déduire que cette dernière se rapproche de notre galaxie, la Voie lactée.

Bang supersonique

Illustration du bang supersonique. En plus des ondes sonores, voir en hait de graphique la vitesse exprimées par rapport à celle su son.

L'effet Doppler est à l'origine du bang supersonique. Ce dernier a lieu lorsqu'un objet (un avion en général) dépasse la vitesse du son.

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