Эффе́кт До́плера, изменение частоты колебаний $ω$ или длины волны $λ$, воспринимаемой наблюдателем при движении источника колебаний и наблюдателя относительно друг друга. Возникновение эффекта Доплера проще всего объяснить на следующем примере. Пусть неподвижный источник в однородной среде без дисперсии испускает волны с периодом $T_0= λ_0/v,$ где $λ_0  –$ длина волны, $v –$ фазовая скорость волны в данной среде. Неподвижный наблюдатель будет принимать излучение с таким же периодом $Т_0$ и той же длиной волны $λ_0.$ Если же источник $S$ движется с некоторой скоростью $V_S$ в сторону наблюдателя $P$ (приёмника), то длина принимаемой наблюдателем волны уменьшится на величину смещения источника за период $T_0,$ т. е. $λ=λ_0-V_ST_0,$ а частота ω соответственно увеличится: $ω=ω_0/(1-V_S/v).$ Принимаемая частота увеличивается, если источник неподвижен, а наблюдатель приближается к нему. При удалении источника от наблюдателя принимаемая частота уменьшается, что описывается той же формулой, но с изменённым знаком скорости.

В общем случае, когда и источник, и приёмник движутся относительно неподвижной среды с нерелятивистскими скоростями $V_S$ и $V_P$ под произвольными углами $θ_S$ и $θ_P$ (рисунок), принимаемая частота равна: $$\omega =\omega_0\frac{1-V_p\cos \theta_p/v}{1-V_s\cos \theta_p/v}.\tag1$$Максимальное увеличение частоты происходит при движении источника и приёмника Общий случай расположения источника излучения и наблюдателя, движущихся относительно неподвижной среды.Общий случай расположения источника излучения и наблюдателя, движущихся относительно неподвижной среды.навстречу друг другу $(θ_S=0, θ_P=π),$ а уменьшение – при взаимном удалении источника и наблюдателя $(q_S=π, θ_P=0).$ Если же источник и приёмник движутся с одинаковыми по величине и направлению скоростями, эффект Доплера отсутствует.

При скоростях движения, сравнимых со скоростью света $c$ в вакууме, необходимо принять во внимание релятивистский эффект замедления времени; в результате для неподвижного наблюдателя $(V_P=0)$ принимаемая частота излучения $$\omega=\omega_0\frac{\sqrt{1-\beta^2}}{1-(V_S/c)\cos \theta_S},\tag2   где β=V_S/c.$$В этом случае смещение частоты имеет место и при $θ_S=π/2$ (т. н. поперечный эффект Доплера). Для электромагнитных волн в вакууме в любой системе отсчёта $v=c$, и в формуле (2) под $V_S$ нужно понимать относительную скорость источника.

В средах с дисперсией, когда фазовая скорость $v$ зависит от частоты $ω,$ соотношения (1), (2) могут допускать несколько значений $ω$ для заданных $ω_0$ и $V_S,$ т. е. в точку наблюдения под одним и тем же углом могут приходить волны с разными частотами (т. н. сложный эффект Доплера). Дополнительные особенности возникают при движении источника со скоростью $V_S>v,$ когда на поверхности конуса углов, удовлетворяющих условию $\cosθ_S=v/V_S,$ знаменатель в формуле (2) обращается в нуль, – имеет место т. н. аномальный эффект Доплера. В этом случае внутри указанного конуса частота растёт с увеличением угла $θ_S,$ тогда как при нормальном эффекте Доплера под бóльшими углами $θ_S$ излучаются меньшие частоты.

Разновидностью эффекта Доплера является т. н. двойной эффект Доплера – смещение частоты волн при отражении их от движущихся тел, поскольку отражающий объект можно рассматривать сначала как приёмник, а затем как переизлучатель волн. Если $ω_0$ и $v_0$ – частота и фазовая скорость волны, падающей на плоскую границу, то частоты $ω_i$ вторичных (отражённых и прошедших) волн, распространяющихся со скоростями $v_i,$ определяются как $$\omega_i=\omega_0\frac{1-(V/v_0)\cos \theta_0}{1-(V/v_i)\cos \theta_i},\tag3$$где $θ_0, θ_i$ – углы между волновым вектором соответствующей волны и нормальной составляющей скорости $V$ движения отражающей поверхности. Формула (3) справедлива и в том случае, когда отражение происходит от движущейся границы изменения состояния макроскопически неподвижной среды (например, волны ионизации в газе). Из неё следует, в частности, что при отражении от границы, движущейся навстречу волне, частота повышается, причём эффект тем больше, чем меньше разница скоростей границы и отражённой волны.

Для нестационарных сред изменение частоты распространяющихся волн может происходить даже для неподвижных излучателя и приёмника – т. н. параметрический эффект Доплера.

Эффект Доплера назван в честь К. Доплера, который впервые теоретически обосновал его в акустике и оптике (1842). Первое экспериментальное подтверждение эффекта Доплера в акустике относится к 1845 г. А. Физо (1848) ввёл понятие доплеровского смещения спектральных линий, которое было обнаружено позднее (1867) в спектрах некоторых звёзд и туманностей. Поперечный эффект Доплера был обнаружен американскими физиками Г. Айвсом и Д. Стилуэллом в 1938 г. Обобщение эффекта Доплера на случай нестационарных сред принадлежит В. А. Михельсону (1899); на возможность сложного эффекта Доплера в средах с дисперсией и аномального эффекта Доплера при $V>v$ впервые указали В. Л. Гинзбург и И. М. Франк (1942).

Эффект Доплера позволяет измерять скорости движения источников излучения и рассеивающих волны объектов и находит широкое практическое применение. В астрофизике эффект Доплера используется для определения скорости движения звёзд, а также скорости вращения небесных тел. Измерения доплеровского красного смещения линий в спектрах излучения удалённых галактик привели к выводу о расширяющейся Вселенной. Доплеровское уширение спектральных линий излучения атомов и ионов даёт способ измерения их температуры. В радио- и гидролокации эффект Доплера используется для измерения скорости движущихся целей, для определения их на фоне неподвижных отражателей и т. п.