Pourquoi la hauteur change-t-elle lorsqu’une voiture passe ?

Tant que la source s’approche, des fronts resserrés vous parviennent — la fréquence est plus haute que celle émise. Après le passage, les fronts sont étirés — la fréquence est plus basse. En réalité, la transition est continue, ce n’est pas un saut.

L’effet Doppler existe-t-il pour la lumière ?

Oui, c’est un phénomène ondulatoire général : pour la lumière, on parle de décalage vers le rouge ou vers le bleu. Ici on a pris le son, parce que le changement de hauteur s’entend tout de suite. Pour le vide, voyez la page sur l’effet Doppler de la lumière.

En quoi une source en mouvement diffère-t-elle d’un observateur en mouvement ?

Pour le son, c’est la vitesse par rapport au milieu qui compte. Une source en mouvement change les distances entre les fronts ; un observateur en mouvement rencontre les mêmes fronts à une autre fréquence à cause de son propre mouvement. Ici, le premier cas.

Pourquoi l’intensité n’augmente-t-elle pas à l’approche ?

Le modèle sépare le décalage de fréquence de la variation d’intensité. Une source réelle plus proche est plus forte, mais ce n’est pas le resserrement des longueurs d’onde qui fixe le décalage Doppler.

Effet Doppler

Source sonore en mouvement : compression des fronts en avant, étirement en arrière et changement de hauteur pour un observateur immobile.

À propos du modèle

L’effet Doppler est le changement de fréquence et de longueur d’onde pour un observateur lorsque la source et le récepteur sont en mouvement relatif. Ici, c’est la source sonore qui se déplace : à l’approche, les fronts se resserrent et la hauteur monte ; à l’éloignement, ils s’étirent et la hauteur baisse. Pour un observateur immobile, f_obs = f_src · v / (v ± u), où v est la vitesse du son et u celle de la source ; le plus lorsque la source s’éloigne, le moins lorsqu’elle s’approche. Modèle : vitesse du son constante dans un milieu homogène, sans réflexions et sans observateur en mouvement. À l’écran, des fronts circulaires : compression en avant et raréfaction en arrière.

Public : Terminale et L1 : ondes, son, effet Doppler.

Notions clés

effet Doppler
décalage de fréquence
hauteur
front d’onde
vitesse de la source
observateur
vitesse du son

Comment ça marche

Observateur immobile et source qui oscille le long d’un axe : la projection de la vitesse de la source sur la ligne de visée décale la fréquence perçue, f ≈ f₀ c/(c − v∥). Des fronts concentriques sont émis depuis les positions passées de la source ; la distance entre eux est la longueur d’onde apparente. On peut activer un son de même formule.

Formules

f ≈ f₀ · c / (c − v∥), v∥ = v⃗ · r̂ (source → observateur)

Approximation d’onde plane / de source ponctuelle ; v∥ est borné pour la stabilité.

Questions fréquentes

Pourquoi la hauteur change-t-elle lorsqu’une voiture passe ?: Tant que la source s’approche, des fronts resserrés vous parviennent — la fréquence est plus haute que celle émise. Après le passage, les fronts sont étirés — la fréquence est plus basse. En réalité, la transition est continue, ce n’est pas un saut.
L’effet Doppler existe-t-il pour la lumière ?: Oui, c’est un phénomène ondulatoire général : pour la lumière, on parle de décalage vers le rouge ou vers le bleu. Ici on a pris le son, parce que le changement de hauteur s’entend tout de suite. Pour le vide, voyez la page sur l’effet Doppler de la lumière.
En quoi une source en mouvement diffère-t-elle d’un observateur en mouvement ?: Pour le son, c’est la vitesse par rapport au milieu qui compte. Une source en mouvement change les distances entre les fronts ; un observateur en mouvement rencontre les mêmes fronts à une autre fréquence à cause de son propre mouvement. Ici, le premier cas.
Pourquoi l’intensité n’augmente-t-elle pas à l’approche ?: Le modèle sépare le décalage de fréquence de la variation d’intensité. Une source réelle plus proche est plus forte, mais ce n’est pas le resserrement des longueurs d’onde qui fixe le décalage Doppler.

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