Cours de tleS – Effet Doppler – Terminale
L’effet Doppler ou décalage en fréquence du fait du mouvement de la source peut être utilisé comme moyen d’investigation en astronomie.
Principe
- Lorsque la source se déplace par rapport à l’observateur, on peut enregistrer une différence entre la fréquence perçue et la fréquence émise f : c’est l’effet Doppler.
- Soit c la célérité de l’onde et v la vitesse de la source :
- Si la source se déplace vers l’observateur, alors :
- Si la source s’éloigne de l’observateur, alors :
Applications
Bilan « récepteur se rapprochant ou s’éloignant de la source »
- En écoutant une moto se rapprocher, l’analyse de la différence entre la hauteur du son perçu quand elle se rapproche et quand elle s’éloigne peut donner accès à sa vitesse.
- Si le récepteur se rapproche de la source, la fréquence perçue est plus grande, alors que s’il s’éloigne, la fréquence est plus petite.
- Récepteur qui s’éloigne de l’émetteur source:
- Récepteur qui se rapproche de l’émetteur source:
- Récepteur qui reste immobile par rapport à l’émetteur source: donc il n’y a pas d’effet Doppler.
Moyen d’investigation en astronomie
- En astronomie, l’observation d’étoiles lointaines a montré que les fréquences perçues sont majoritairement inférieures aux fréquences émises f: c’est le décalage vers le rouge, correspondant à un éloignement relatif des étoiles.
- Si une source lumineuse se rapproche de la Terre, la fréquence apparente de son rayonnement augmente, et sa lumière se déplace vers la partie bleue du spectre.
- Si la source lumineuse d’éloigne, la fréquence apparente de l’onde émise diminue, et la lumière est décalée vers le rouge.
- Redshift : décalage vers le rouge d’une source astronomique noté z.
- Le décalage en fréquence est directement lié à la vitesse v de l’astre : en comparant le spectre reçu avec le spectre solaire, on peut détruire la vitesse relative de cet astre par rapport à notre planète de la mesure de son Redshift.
- Le Redshift peut aussi être défini comme un décalage en longueur d’onde dans le vide :
