Lorsqu'une source de vibrations ou de rayonnement (son, lumière visible, ondes radios, etc...) est en mouvement par rapport à un observateur, celui-ci perçoit les vibrations ou le rayonnement à une longueur d'ondes (ou, ce qui est équvalent à une fréquence)
différentes de celle d'émission. Ce phénomène constitue l'effet Doppler-Fizeau, décrit pour la première fois en 1842 pae l'autrichien Christian Doppler, mais dont la théorie complète a été donnée en 1848 par le français Armand Fizeau.
Si la source s'approche de l'observateur, tout se passe comme si les ondes émises par la source étaient "comprimées": la longueur d'onde observée est donc plus courte que celle d'émission. Dans le cas d'une étoile ou d'une galaxie, cela se traduit par une décalage spectral vers le bleu.
Si la source s'éloigne, c'est l'inverse: tout se passe comme si les ondes étaient "étirées", la longueur d'onde observée est donc plus grande que celle d'émission et cela se traduit pour une étoile ou une galaxie un décalage spectral vers le rouge.
Soit lo la longueur d'onde à laquelle une radiation est émise, l celle à laquelle elle est observée, v la vitesse relative entre la source et l'observateur et c la vitesse de la lumière dans le vide.
Dans le cas le plus fréquent, la source s'approche ou s'éloigne à une vitesse très petite par rapport à celle de la lumière. Le décalage spectral s'exprime donc alors par la relation:
z= (l-lo) / lo = v/c
Si la vitesse de la source n'est pas négligeable devant celle de la lumière (cas des galaxies lointaines ou des quasars, à grand décalage spectral) le décalage spectrale vaut:
z=(l-lo) / lo = ((1+v/c)/(1-v²/c²) 1/2)-1
Sujet: l'effet Doppler-Fizeau 
