L’effet Doppler est le décalage de fréquence d’une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à l’émission et la mesure à la réception lorsque la distance entre l’émetteur et le récepteur varie au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). Si on désigne de façon générale ce phénomène physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) sous le nom d’effet Doppler, on réserve le terme d’« effet Doppler-Fizeau » aux ondes lumineuses.
Cet effet fut présenté par Christian Doppler en 1842 dans l’article Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels, confirmé sur les sons par le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) néerlandais Ballot (en utilisant des musiciens jouant une note calibrée sur un train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de la ligne Utrecht-Amsterdam), et fut également proposé par Hippolyte Fizeau (Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896) est un physicien français qui travailla notamment sur la...) pour les ondes électromagnétiques en 1848.
L’effet Doppler se manifeste par exemple pour les ondes sonores dans la perception de la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) du son d’un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) de voiture, ou de la sirène d’un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) d’urgence. Le son est différent selon que l’on est dans le véhicule (l’émetteur est immobile par rapport au récepteur), que le véhicule se rapproche du récepteur (le son est plus aigu) ou qu’il s’éloigne (le son est plus grave). ? Reconstitution du passage d’une voiture . (Il faut cependant remarquer que la variation de la hauteur du son dans cet exemple est due à la position de l'observateur par rapport à la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) du mobile. En effet, la vitesse (On distingue :) du mobile perçue par l'observateur vr varie suivant l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) θ formé par sa ligne de visée vers le mobile et la trajectoire de celui-ci. On a : . Il n'y a pas de modulation si l'observateur est exactement sur la trajectoire et va à la même vitesse que l'émetteur).
Cet effet est utilisé pour mesurer une vitesse, par exemple celle d’une voiture, ou bien celle du sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le...) lorsqu’on réalise des examens médicaux (notamment les échographies en obstétrique (L'obstétrique est une spécialité médico-chirurgicale qui a pour objet...) ou en cardiologie). Il est d’une grande importance en astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...) car il permet de déterminer directement la vitesse d’approche ou d’éloignement des objets célestes (étoiles, galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...), nuages de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...), etc.). Toutefois, le décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge (redshift en anglais) est un phénomène astronomique de...) cosmologique, qui traduit la fuite apparente des galaxies et constitue une preuve de l’expansion de l’espace, est d’une autre nature : il n’est pas justiciable d’un traitement Doppler car il est dû (de façon imagée) à un étirement de l’espace produisant lui-même un étirement des longueurs d’onde (la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d’onde d’un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) suivant fidèlement la taille de l’Univers).
Une personne est debout dans l’eau, au bord du rivage. Des vagues lui arrivent sur les pieds toutes les dix secondes. La personne marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un...), puis court en direction du large : elle va à la rencontre des vagues, celles-ci l’atteignent avec une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) plus élevée (par exemple toutes les huit secondes, puis toutes les cinq secondes). La personne fait alors demi-tour et marche puis court en direction de la plage ; les vagues l’atteignent avec une fréquence moins élevée, par exemple toutes les douze, puis quinze secondes.
La fréquence des vagues ne dépend pas du mouvement de la personne par rapport à l’eau (elle est notamment indépendante de la présence ou non d’un courant), mais du mouvement de la personne par rapport à l’émetteur des vagues (en l’occurrence un lieu au large où le courant s’oppose au vent).
De manière inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...), on peut imaginer une source mobile (Dans le domaine de la surveillance de la qualité de l'air, les sources mobiles sont distinguées...) de vagues, par exemple un aéroglisseur (Un aéroglisseur est un véhicule amphibie à portance aérostatique, à propulsion aérienne.) dont le jet d’air générerait des vagues à une fréquence régulière. Si l’aéroglisseur se déplace dans une direction, alors les vagues sont plus resserrées vers l’avant du mouvement et plus espacées vers l’arrière du mouvement ; sur un lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il...) fermé, les vagues frapperont la berge à des fréquences différentes.