L'effet Doppler
Le 29/11/2007 à 20h17
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Question d'origine :
Bonjour
Dans le cadre de ma première année en prépa scientifique je doit réalisé un TIPE.
Nous avons choisit le thème de l'effet Doppler. J'ai une connaissance très approximative de cet effet pouvez vous donc me donner une définition ou une approche de cette théorie.
J'aimerais aussi connaître des ouvrages qui pourrait m'être utile, quelles expériences sont réalisables et quelles personnes pourrait me renseigner sur ce sujet.
Merci d'avance
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 30/11/2007 à 12h46
Wikipédia définit l'Effet Doppler-Fizeau :
L'effet Doppler est le décalage de fréquence d'une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à l'émission et la mesure à la réception lorsque l'émetteur et le récepteur sont en mouvement l'un par rapport à l'autre. Si on désigne de façon générale ce phénomène physique sous le nom d'effet Doppler on réserve le terme d’effet Doppler-Fizeau aux ondes lumineuses.
Cet effet fut présenté par Christian Doppler en 1842 dans l'article Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels, confirmé sur les sons par le chercheur néerlandais Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot (en utilisant des musiciens jouant une note calibrée sur un train de la ligne Utrecht-Amsterdam), et fut également proposé par Hippolyte Fizeau pour les ondes électromagnétiques en 1848.
L'effet Doppler se manifeste par exemple pour les ondes sonores dans la perception de la hauteur du son d'un moteur de voiture, ou de la sirène d'un véhicule d'urgence. Le son est différent selon que l'on est dans le véhicule (l'émetteur est immobile par rapport au récepteur), que le véhicule se rapproche du récepteur (le son devient plus aigu) ou qu'il s'éloigne (le son devient plus grave). ? Reconstitution du passage d'une voiture Fiche
Cet effet est utilisé pour mesurer une vitesse, par exemple celle d'une voiture, ou bien celle du sang lorsqu'on réalise des examens médicaux (notamment les échographies en obstétrique ou en cardiologie). Il est d'une grande importance en astronomie car il permet de déterminer directement la vitesse d'approche ou d'éloignement des objets célestes (étoiles, galaxies, nuages de gaz, etc.). Indiquons toutefois que le décalage vers le rouge cosmologique, qui traduit la fuite apparente des galaxies et constitue une preuve de l'expansion de l'espace, est d'une autre nature : il n'est pas justiciable d'un traitement Doppler car il est dû (de façon imagée) à un étirement de l'espace produisant lui-même un étirement des longueurs d'onde (la longueur d'onde d'un rayonnement suivant fidèlement la taille de l'Univers).
Ce site personnel fait lors d'un TPE présente un historique de l'effet Doppler
Découvert indépendamment par Christian Doppler en 1842, puis six ans plus tard par Hippolyte Fizeau, l'effet Doppler, parfois également appelé effet Doppler-Fizeau, est la variation apparente de la fréquence d'une onde émise par une source en mouvement par rapport à un observateur. Ce phénomène physique explique simplement pourquoi par exemple la sirène d'une ambulance paraît plus aiguë quand elle s'approche et plus grave quand elle s'éloigne (pour plus de précisions sur cet exemple, cliquez ici). L'effet Doppler s'applique à tous types d'ondes : sonores, ultrasonores, lumineuses, de surfaces sur l'eau (voir ci-dessous)...
Il trouve ainsi de nombreuses applications. En astrophysique, c'est le responsable du fameux redshift (ou "décalage vers le rouge") qui permet de mesurer l'éloignement des galaxies. Le radar Doppler, utilisant la réflexion des ondes, est utilisé aussi bien dans le civil, qu'en météorologie ou en imagerie médicale.
Voici enfin un site sur une application de l'effet Doppler Comment étudier des objets éloignés tels que les étoiles : effet Doppler
En ce qui concerne les ouvrages, vous pouvez consulter ceux qui concernet la physique des ondes
Vous trouverez sur ce site de l'Académie de Poitiers une expérience utilisant l'effet Doppler
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