L'EFFET DOPPLER | tpeffetdoppler

QU'EST-CE QUE L'EFFET DOPPLER-FIZEAU ?

Pour mieux comprendre ces lignes, il est conseillé de d'abord prendre connaissances des deux expériences...

On doit la découverte de ce phénomène au mathématicien autrichien Christian Doppler qui, en 1842, présenta cet effet dans un article traitant des lumières colorés des étoiles doubles - c'est-à-dire une paire d’étoiles qui semble être proche l’une de l’autre quand on les observe depuis la Terre. Un autre mathématicien, Christoph Ballot, trouvera quant à lui un lien entre cet effet et les sons. Pour établir ce lien, le Néerlandais proposera une expérience pour le moins insolite ! Il se servira de musiciens jouant une note continue sur le toit d’un train, permettant ainsi d'observer une variation de la hauteur du son. Un troisième homme, le mathématicien français Hippolyte Fizeau, avancera ce phénomène pour la lumière et les ondes électromagnétiques en 1848. C’est pour cela que l’on appelle parfois ce phénomène l’effet Doppler-Fizeau. On voit à travers ces trois hommes que cet effet possède de nombreuses applications. En effet, on le retrouve dans de nombreux domaines comme l'astronomie, par exemple, où il est extrêmement important - il permet de connaître les mouvements des astres ainsi que le mouvement de matières à l'intérieur même de ces astres! L'effet Doppler est également utile en médecine puisqu'il permet d'analyser la vitesse du sang. Ce phénomène est même présent dans la rue avec les radars routiers ou tout simplement avec une ambulance mobile et un piéton immobile (c'est de ce dont nous traitons dans ces TPE).

Concrètement, l’effet Doppler-Fizeau se traduit par un changement de longueur d’onde et donc, de ce fait, par un changement de la fréquence d’un signal sonore (ou électromagnétique grâce à Fizeau) par un récepteur mobile par rapport à un émetteur fixe ou encore l’inverse - par un récepteur fixe par rapport à un émetteur mobile. Il y a également proportionnalité entre la fréquence et la vitesse entre le récepteur et l’émetteur, comme nous l'avons vu dans notre expérience, ce qui permet donc de calculer la vitesse d’un objet (fonctionnement des radars routiers).

Pour nos deux expériences, nous sommes partis de cette situation - que l'on a déjà tous rencontrée dans la rue. Le caméraman, également piéton, sera notre récepteur immobile. L'ambulance sera alors notre émetteur mobile.

La première expérience permet de comprendre ce passage de l'aigu au grave, dès lors que l'ambulance passe devant le piéton qui filme la scène. La deuxième expérience, quant à elle, permet de mettre en évidence une relation entre la vitesse et la variation de la fréquence.