L'effetto Doppler

Quando un sorgente luminosa è in movimento, e la si osserva con uno spettrometro, vedremo che le righe che ne compongono lo spettro saranno spostate rispetto allo spettro che si osserverebbe se la sorgente fosse quiete. Ciò significa che se una sorgente è in movimento la sua lunghezza d'onda varia rispetto a quando è in uno stato di quiete. Ciò vale per i fenomeni con moto ondulatorio (come il suono o la luce). Ad esempio se ci si avvicina man mano alla sorgente le righe saranno spostate verso il blu (blueshift), indicando che la lunghezza d'onda è diminuita; mentre se la sorgente si sta allontanando, le righe spostate verso il rosso (redshift) indicano che la lunghezza d'onde è aumentata.

Poiché l'entità dello spostamento dipende dalla velocità della sorgente, misurandolo è possibile calcolare la velocità della sorgente rispetto all'osservatore. Il fatto che il colore della luce possa cambiare con la velocità relativa della sorgente non deve stupire: nessuno si stupisce quando sente che il suono - ad esempio di una sirena - cambia quando la sorgente si avvicina rapidamente o rapidamente si allontana. Quando la sirena è in avvicinamento, infatti, le onde sonore sono compresse, la loro lunghezza d'onda diminuisce e il tono che udiamo è più acuto del normale. Viceversa, quando si allontana, le onde sono distanziate, la lunghezza d'onda aumenta e il tono diventa più basso. Anche in questo caso l'entità della variazione di frequenza dipende dalla velocità della sorgente rispetto all'ascoltatore. Questa relazione fra lunghezza d'onda e velocità della sorgente fu scoperta inizialmente dal fisico austriaco Christian Doppler studiando il suono; pochi anni più tardi e in modo del tutto indipendente Fizeau trovò la stessa relazione per la luce. Per questo motivo, questo effetto della velocità sulle onde può essere chiamato semplicemente effetto Doppler, anche se può capitare di trovare l'espressione efetto Doppler-Fizeau in ambito luminoso.