Principe physique de l'effet Doppler

Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale

À retenir

• Effet Doppler : décalage en fréquence causé par le mouvement relatif source/récepteur. • Rapprochement : fronts comprimés f_R > f_E (son plus aigu, décalage vers le bleu). • Éloignement : fronts dilatés f_R < f_E (son plus grave, décalage vers le rouge). • Décalage Doppler : f = f_R - f_E. • Si la source et le récepteur sont immobiles l'un par rapport à l'autre : aucun décalage (f_R = f_E).

Le cours

Mouvement relatif source-récepteur et décalage en fréquence L'effet Doppler (ou Doppler-Fizeau pour les ondes électromagnétiques) est la modification de la fréquence (et de la longueur d'onde) d'une onde perçue par un récepteur lorsque la source émettrice et le récepteur sont en mouvement relatif l'un par rapport à l'autre dans le milieu de propagation : • Soit f_E la fréquence émise par la source et f_R la fréquence mesurée par le récepteur : - Rapprochement relatif (la source s'approche du récepteur) : Les fronts d'onde sont comprimés dans la direction du mouvement. La longueur d'onde apparente diminue, et le récepteur intercepte les fronts d'onde à un rythme plus élevé : f_R > f_E Pour une onde sonore, le son perçu est plus aigu. Pour une onde lumineuse, le spectre est décalé vers les courtes longueurs d'onde : décalage vers le bleu. - Éloignement relatif (la source s'éloigne du récepteur) : Les fronts d'onde sont étirés. La longueur d'onde apparente augmente, et le récepteur intercepte les fronts d'onde à un rythme ralenti : f_R plus grave. Pour une onde lumineuse, le spectre est décalé vers les grandes longueurs d'onde : décalage vers le rouge, observé pour les galaxies lointaines et interprété comme la signature de l'expansion de l'Univers (Georges Lemaître, Edwin Hubble).

Dans ce chapitre

• Onde mécanique progressive, célérité et amplitude
• Double périodicité temporelle et spatiale d'une onde sinusoïdale
• Spectre des ondes électromagnétiques
• Diffraction d'une onde lumineuse monochromatique
• Condition d'observation de la diffraction et conservation de la longueur d'onde
• Écart angulaire de diffraction et largeur de la tache centrale
• Interférences lumineuses à deux ondes synchrones et cohérentes
• Différence de chemin optique et conditions d'interférences
• Dispositif des fentes d'Young et figure d'interférences
• Interfrange et mesure expérimentale de longueurs d'onde
• Principe physique de l'effet Doppler
• Formules du décalage Doppler acoustique
• Applications technologiques et médicales du Doppler
• Bilan : Synthèse et méthode sur les phénomènes ondulatoires et l'effet Doppler