Révision : effet Doppler

Les ondes sonores sont des ondes longitudinales dites sphériques, car elles se propagent dans toutes les directions tout autour de la source. C'est notamment le cas du son émis par la sirène d'une voiture de police, tel que représenté à la figure 1. La distance entre deux fronts d'onde consécutifs correspond à la longueur d'onde. Pour mesurer la fréquence de l'onde, on peut compter le nombre de fronts d'onde détectés par l'observateur pendant une durée donnée.

Si la source et l'observateur ne se déplacent pas l'un par rapport à l'autre, les fronts d'onde sont tous centrés sur la source. Les observateurs placés de part et d'autre percevront la fréquence de l'onde sonore telle qu'elle est émise.

Lorsque la source et l’observateur se déplacent l'un par rapport à l'autre, la distance entre les fronts d’onde varie en fonction de l’endroit où se trouve l’observateur. Par exemple, si la sirène se dirige vers la droite, les fronts d'onde seront plus rapprochés pour l'observateur $R$‍ et plus espacés pour l'observateur $L$‍ (figure 2).

Il faut garder à l'esprit que la vitesse de l'onde ne varie pas, car elle ne dépend que du milieu et le milieu ne change pas. L'onde se propage à la même vitesse, mais la fréquence perçue dépend du mouvement relatif entre l’observateur et la source.

Lorsque la fréquence perçue varie, la longueur d'onde varie également. Si l’observateur et la source se rapprochent l'un de l'autre, la fréquence augmente et la longueur d’onde diminue. Sur la figure 2, l'observateur $R$‍ à droite perçoit les fronts d'onde plus fréquemment. Ainsi, la distance entre deux fronts d'onde consécutifs (ou longueur d'onde) a diminué.

Si l'observateur et la source s'éloignent l'un de l'autre, la fréquence perçue diminue et la longueur d'onde augmente. Sur la figure 2, l'observateur $L$‍ à gauche perçoit les fronts d'onde moins souvent que lorsque la source était immobile. La distance entre deux fronts d'onde consécutifs a donc augmenté. Ces observations concordent avec la relation donnée par la lorsque la vitesse est constante.

Pour vérifier votre compréhension du sujet et commencer à maîtriser ces concepts, entraînez-vous avec les exercices de ce module.