1842年のある日、オーストリアの物理学者ドッペルが鉄道の踏切を通り過ぎるときに、列車の笛が耳元で鳴りました。彼は興味深い現象に気づきました。笛の音の周波数は一定ですが、列車が近づくと笛の音が高くなり、離れると低くなります。このような、音源と観測者の間に相対運動があるために観測者が聞こえる音の周波数が音源の周波数と異なる現象は、ドッペル効果または周波数偏移現象と呼ばれています。
ドッペル効果は理解しやすいです。列車が静止しているとき、観測者とプラットフォームにいる人は相対運動がなく、観測者は笛の本来の音調を聞こえます。列車が近づくと、前方の音波が圧縮されて波長が短くなり、周波数が高くなり、観測者は笛の音が高くなります。列車が離れると、後方の音波の走行距離が長くなり、波長が長くなり、周波数が低くなり、観測者は笛の音が低くなります。観測者にとって音源の相対速度が速いほど、音調の変化が大きくなります。通常、物体の速度と音速の比をマッハ数と呼びますが、これはドッペル効果の強さを決定する重要なパラメータです。マッハ数が大きいほど、ドッペル効果がより顕著になります。物体の速度が音速と等しい場合、観測者は物体が到着する前にその音を聞くことはできません。超音波や光（電磁波）にもドッペル効果があります。
ドッペル効果はさまざまな場面で応用されており、ドップラーレーダーがその一例です。高速道路にはドップラーレーダーを搭載した監視カメラが設置されており、レーダーは既知の周波数の超音波を走行中の車両に送出し、反射波の周波数を測定することで、車両の速度を正確に把握することができます。運転者が高速道路で超速度で走行して罰金を受け取る場合、彼はドッペル効果に基づいて正確に速度が測定されたことを意味します。
医師は、心臓や血管内の血液の流速を確認するためにも超音波振源と動く血液の間で発生するドッペル効果を利用しています。血管が超音波源に向かって動くと、反射波の波長が短くなり、周波数が高くなります。血管が超音波源から離れると、反射波の波長が長くなり、周波数が低くなります。受け取った超音波の周波数偏移量に基づいて、血液の流速を測定することができます。