DOPPLER-FIZEAU (EFFET)

DOPPLER-FIZEAU (EFFET)

DOPPLER-FIZEAU EFFE

Modification de la fréquence d’une onde progressive monochromatique (sons, ultrasons, lumière, ondes radio, etc.) par suite du mouvement de la source de radiation ou du récepteur. C’est ainsi que, lorsque la source s’éloigne du récepteur, un son paraît plus grave ou encore que la lumière est décalée vers le rouge.

En physique non relativiste , la fréquence modifiée 益 est donnée en fonction de la fréquence primitive 益 par la formule générale:

où c , V^o et V^s sont respectivement les vitesses de l’onde, de l’observateur 茶 et de la source S et où 粒^o et 粒^s désignent les angles de V^o et de V^s avec le segment orienté OS. Il y a effet purement «longitudinal» pour les valeurs 0⁰ ou 180⁰ de 粒^o et 粒^s avec 益 礪 益 si S se rapproche de O (ex.: V^s 麗 V^o et 粒^s = 粒^o = 0⁰) et 益 麗 益 si S s’éloigne de O (ex.: V^s 礪 V^o et 粒^s = 粒^o = 0⁰). Il n’y a pas d’effet «transversal»: 益 = 益 si 粒^s = 粒^o = 90⁰. Dans le cas particulier V^o/c 廉 1 et V^s/c 廉 1, l’effet Doppler-Fizeau dépend seulement de la vitesse relative V^r de la source par rapport à l’observateur,

où V^r = V^s —V^o et 粒^r est l’angle entre V^r et OS.

Ces résultats sont rigoureux pour les ondes élastiques (par exemple, en acoustique, pour le son). Ils ne sont qu’approximatifs pour les ondes électromagnétiques (par exemple, en optique, pour la lumière), n’étant valables que dans le cas V^o/c 廉 1 et V^s/c 廉 1, et seulement à l’approximation linéaire, c’est-à-dire en négligeant les puissances supérieures de ces quantités.

En physique relativiste , l’effet Doppler-Fizeau pour les ondes électromagnétiques, donné par la formule:

ne dépend dans tous les cas que de la vitesse relative. L’effet purement «longitudinal» est:

suivant que O = 0⁰ ou que O = 180⁰. À la limite des petites vitesses V^r/c 廉 1, à l’approximation linéaire, il se réduit à:

c’est-à-dire à l’effet non relativiste. Il y a en plus effet «transversal» non nul:

celui-ci se réduit à:

pour V^r/c 廉 1, c’est-à-dire qu’il s’annule à l’approximation linéaire, rejoignant par là l’effet non relativiste.

L’effet Doppler-Fizeau se manifeste à l’échelle atomique par l’élargissement thermique des raies spectrales: les fréquences des radiations émises par un ensemble d’atomes se trouvent être modifiées par suite de l’agitation thermique. Les vitesses des différents atomes n’étant pas les mêmes, il y a étalement des fréquences enregistrées par un appareil spectral même si les fréquences primitives coïncident.

L’effet Doppler-Fizeau se manifeste également à l’échelle de l’astrophysique par le déplacement spectral vers le rouge ou vers le violet) de la lumière émise par les étoiles en mouvement par rapport à la Terre. Pour les nébuleuses extragalactiques, il y a seulement déplacement vers le rouge (argument en faveur de la théorie de l’«expansion de l’Univers»!).

L’effet Doppler-Fizeau est utilisé pour mesurer des vitesses (radar Doppler).

Encyclopédie Universelle. 2012.