Effet Doppler : décalage de fréquence et mesure de vitesses (radar, astrophysique, GPS)

En 30 secondes

• L'effet Doppler décale la fréquence perçue d'une onde lorsque la source et l'observateur sont en mouvement relatif : rapprochement, fréquence plus grande ; éloignement, fréquence plus faible.
• Relation approchée fournie : décalage égal à la fréquence émise multipliée par le rapport de la vitesse radiale sur la célérité de l'onde ; ce décalage s'ajoute lors d'un rapprochement, se retranche lors d'un éloignement.
• Applications : radar Doppler (vitesse d'une cible), astrophysique (décalage vers le rouge ou vers le bleu), positionnement par satellite (GPS).

Ce que tu sauras faire

• Décrire qualitativement l'effet Doppler comme un décalage de fréquence dû au mouvement relatif entre une source et un observateur.
• Relier le signe du décalage de fréquence au rapprochement ou à l'éloignement entre la source et l'observateur.
• Calculer, à l'aide d'une relation approchée fournie, la fréquence perçue par un observateur immobile pour une source sonore en mouvement.
• Citer des applications de l'effet Doppler : radar, astrophysique, positionnement par satellite (GPS).

Les mots à connaître

Effet Doppler

le décalage de fréquence perçu ou mesuré pour une onde, lorsque la source de l'onde et l'observateur, ou le récepteur, sont en mouvement relatif l'un par rapport à l'autre.

Célérité

la vitesse de propagation d'une onde dans un milieu donné, exprimée en mètre par seconde (m/s) ; dans cette fiche, elle sert de valeur de référence dans la relation approchée du décalage Doppler.

Fréquence émise

la fréquence de l'onde produite par la source, mesurée dans le référentiel de la source elle-même.

Le piège classique

Croire que l'effet Doppler ne s'applique qu'au son, alors qu'il s'applique à toute onde, y compris la lumière et les ondes radio.

L'astuce

Rapprochement = fréquence perçue plus grande, décalage qui s'ajoute ; éloignement = fréquence perçue plus faible, décalage qui se retranche.