Tanto o som, como a luz emitem ondas. O som emite ondas mecânicas, as quais necessitam um meio físico para se propagaram, como o ar. A luz emite ondas eletromagnéticas e se propagam independente do meio, tanto no vácuo como em ambientes materiais. A diferença entre o comprimento de ondas que um determinado objeto emite em relação a um observador (ou ouvinte) é denominado de Efeito Doppler.
O nome Efeito Doppler é uma homenagem ao cientista austríaco Christian Johann Doppler, que estudou o fenômeno e o descreveu. Doppler afirmou que “um observador percebe diferenças no som ou na luminosidade de um determinado corpo quando este corpo se aproxima ou se afasta da pessoa”.
Por exemplo: se uma pessoa está parada ao lado de uma linha férrea, quando o trem começa a se aproximar da pessoa, o som percebido tem uma determinada tonalidade, após passar pela pessoa, a tonalidade é diferente. A pessoa percebe essa diferença de mudança de tom a qual é denominada de mudança Doppler.
O fenômeno acontece porque há diferença de comprimento nas ondas sonoras que o trem emite. Se o trem estivesse parado e com os motores ligados, as ondas sonoras são emitidas de forma concêntricas em todas as direções, não há alteração no tom. Mas se o trem está em movimento, ao se aproximar da pessoa, as ondas emitidas estão comprimidas, pois o trem vai para frente e “empurra” as ondas que ficam com determinada freqüência. Ao passar pela pessoa, as ondas perceptíveis estão “alongadas”, sua freqüência é diferente e o ouvido sente esta diferença.
No caso das ondas eletromagnéticas, o Efeito Doppler está relacionado às corres de luz que o corpo apresenta a um observador. Como a velocidade da luz é extremamente alta, a percepção do Efeito Doppler se faz sentir de forma mais notável, quando observados corpos extremamente velozes, como estrelas e galáxias.
Como sabemos, o olho humano é capaz de distinguir uma faixa de cores que inicia com o vermelho (menor freqüência de onda) ao violeta (maior freqüência de onda).
Neste caso, se o corpo está se afastando de um observador, o tom percebido é o avermelhado, prevalecendo sobre os demais tons, pois é parte alongada da onda, de maior comprimento e menor freqüência que está sendo deixado para trás, aos olhos do observador.
Se o corpo está se aproximando do observador, o tom percebido é o azulado, pois as ondas estão sendo “comprimidas”, na parte da frente do corpo, as quais possuem menor comprimento e, por conseqüência, maior freqüência.
A teoria do Big Bang, a qual afirma que o universo se originou em uma grande explosão, teve um grande embasamento no estudo de fotografias de galáxias, as quais foram baseadas no Efeito Doppler, percebido no deslocamento para o vermelho, nas cores fotografadas das galáxias. Uma evidência que as galáxias estão se afastando de nós e nós delas e, por isso, segundo a teoria, o universo está se expandindo, se afastando de um ponto inicial comum.
Nas primeiras décadas do século XX, Edwin Hubble e Milton Humasson estudaram o deslocamento para o vermelho das luzes captadas nas fotografias das galáxias. Estas fotografias foram captadas pelo maior telescópio do mundo construído na época, o qual estava localizado no observatório espacial em Mount Wilson, na cidade de Los Angeles, no estado da Califórnia, Estados Unidos.
O Efeito Doppler é também amplamente utilizado na medicina, para realização dos mais variados tipos de exames com extrema precisão. Por exemplo, um ecocardiograma pode utilizar o Efeito Doppler para mediar a direção e velocidade do fluxo sanguíneo ou do tecido cardíaco.
A medição do fluxo sanguíneo, com o uso do Efeito Doppler, ocorre porque há desvio da freqüência de um sinal ultra-sônico emitido por um cristal e refletido por partículas móveis do sangue, como as hemácias.