Hiệu ứng Doppler
Cấn Kim Ngân
Lịch sử phát triển
Doppler lần đầu tiên đề xuất hiệu ứng vào năm 1842
Giả thuyết đã được kiểm tra với sóng âm bởi Buys Ballot trong năm 1845
Hippolyte Fizeau độc lập phát hiện ra hiện tượng như vậy với sóng điện từ năm 1848.
Biểu diễn toán học
Đối với sóng trung



Đối với sóng ánh sáng


3. Các ứng dụng


Thường ngày
  Một tiếng còi trên xe cấp cứu tiến đến ta sẽ có tần số cao hơn (chói hơn) khi xe đứng yên. Tần số này giảm dần (trầm hơn) khi xe vượt qua ta và nhỏ hơn bình thường khi xe chạy ra xa.
  Nhà thiên văn học John Dobson giải thích hiện tượng trên: "lý do mà tiếng còi giảm là do xe không tông bạn".
 Radar

Một chùm radar được bắn tới mục tiêu đang di chuyển. – ví dụ một xe oto. Sử dụng cơ chế radar và hiệu ứng Doppler, phát ra một bước sóng radio có tần số xác định f0 rồi thu nhận tần số sóng radio f1 phản xạ ngược trở lại từ phương tiện giao thông đang di chuyển với vận tốc u. Từ f0 và f1 ta sẽ tính ra được vận tốc của phương tiện giao thông đó.
Âm học dưới nước

Trong những ứng dụng quân sự, sự dịch chuyển Doppler của mục tiêu được biết chắc tốc độ của một tàu ngầm sử dụng cả hệ thống thiết bị phát hiện tàu ngầm
Đo dòng chảy

Những dụng cụ như tốc kế Doppler laser (LDV), và tốc kế Doppler âm thanh (ADV) được phát triển để đo vận tốc của dòng chất lỏng. LD bức xạ một chùm sáng và ADV tiếng nổ siêu âm, và đo dịch chuyển Doppler với bước sóng phản xạ từ phần tử chuyển động với dòng chảy.
The Doppler Effect and Sonic Booms
Nguồn âm đứng yên

Nguồn chuyển động với vnNguồn chuyển động với vn=va(mach 1-phá vỡ hàng rào âm thanh)
Nguồn âm chuyển động với vs>va (mach 1.4-siêu thanh)

Siêu âm Doppler :

Siêu âm Doppler là phương pháp ứng dụng hiệu ứng doppler. Người ta phát song siêu âm tới bộ phận cần khảo sát chức năng và thu hồi song phản xạ. Từ sự khác biệt tần số tới và phản hồi ta sẽ có các thiết bị xủ lý và hiển thị lên màn ảnh. Ảnh này cho biết chức năng hoạt động của các cơ quan ra sao.


Siêu âm doppler có 4 loại :

- Doppler sóng liên tục (continuous wave Doppler)
- Doppler kép (duplex doppler)
– Doppler màu (color doppler)
– Doppler năng lượng (power Doppler)
Ứng dụng của siêu âm Doppler :
– Khảo sát hoạt động và các thông số chức năng của tim.
– Khảo sát hệ thống tĩnh mạch cửa, tĩnh mạch trên của gan
– Khảo sát bệnh lý động mạch thận
– Khảo sát bệnh lý của động mạch chủ bụng
Ánh sáng và hiệu ứng Doppler
Phổ của các sóng điện từ nhận được bằng cách thay đổi bước sóng hoặc tần số của ánh sáng.
Đối với ánh sáng vô tuyến, bước sóng của nó có thể đạt tới 1km và với tần số tương đối nhỏ, cỡ 300.000km/s
Bước sóng của ánh sáng (hay tần số hoặc  năng lượng của nó) sẽ thay đổi khi nguồn sáng chuyển động đối với người quan sát (hoặc khi người quan sát chuyển động đối với nguồn sáng: ở đây chỉ tính chuyển động tương đối)
trong đó v là vận tốc tương đối của nguồn sáng và người quan sát, c là vận tốc ánh sáng
Độ dịch chuyển về phía đỏ được định nghĩa là độ thay đổi tương đối của bước sóng so với bước sóng phát.
Ngược lại, hiện tượng co ngắn bước sóng của ánh sáng  phát do chuyển động tiến lại gần của nguồn sáng được gọi là "dịch chuyển về phía xanh"



Khi  v tiến tới gần c, ta phải dùng công thức cho bởi thuyết Tương đối hẹp:
Rất gần đây thôi, các độ dịch về phía đỏ đã biết của các thiên  hà là rất nhỏ so với độ dịch của các quasar: chúng  không vượt quá 1 Nhưng  vào năm 1988, những thiên  hà ở rất xa đã được phát hiện và chúng có z đạt tới cỡ 3,5 so được với độ dịch các quasar. Những quan sát này ngụ ý rằng các thiên hà được sinh ra từ rất sớm, khoảng 2-3 tỉ năm sau Big Bang. Mọi mô hình của vũ trụ có tham vọng mô tả sự hình thành của các thiên  hà đều phải tính đến điều đó.
Đo nhiệt độ

Một ứng dụng khác của hiệu ứng Doppler, mà được tìm thấy hầu hết trong vật lý plasma và vật lý thiên văn, là sự đánh giá nhiệt độ của khí (hay nhiệt độ sắt trong plasma) mà bức xạ một vạch phổ. Do chuyển động nhiệt của những nguồn bức xạ, ánh sáng bức xạ bởi mỗi hật có thể dịch chuyển nhỏ về phía đoe hoặc xanh, và hiệu ứng tổ hợp làm mở rộng phổ. Dạng của phổ này gọi là hồ sơ Doppler và bề rộng của phổ tỉ lệ căn bậc hai của nhiệt độ chuỗi bức xạ, cho phép một dải quang phổ (với bề rộng ưu thế bởi mở rộng Doppler) được sử dụng đẻ tính toán nhiệt độ.