Um dia, em 1842, o físico austríaco Doppler passava por um cruzamento ferroviário quando uma locomotiva buzinou, passando perto dele. Ele notou um fenómeno interessante: embora a frequência do som da buzina fosse fixa, quando o comboio se aproximava, ele ouvia um som mais agudo, e quando o comboio se afastava, ele ouvia um som mais grave. Este fenómeno, no qual a frequência do som ouvido pelo observador difere da frequência da fonte de som devido ao movimento relativo entre a fonte e o observador, é conhecido como efeito Doppler ou deslocamento de frequência.
O efeito Doppler é fácil de compreender. Quando o comboio está parado, não há movimento relativo entre ele e os passageiros na plataforma, e os passageiros ouvem a buzina com a sua frequência original. Quando o comboio se aproxima, as ondas sonoras à frente são comprimidas, o que reduz o comprimento de onda e aumenta a frequência, fazendo com que os passageiros ouçam um som mais agudo. Quando o comboio se afasta, as ondas sonoras atrás têm mais espaço para viajar, o que aumenta o comprimento de onda e diminui a frequência, fazendo com que os passageiros ouçam um som mais grave. Quanto mais rápido o objeto se move em relação ao observador, mais significativa é a mudança de tom. O número de Mach, que é a relação entre a velocidade do objeto e a velocidade do som, é um parâmetro importante para determinar a intensidade do efeito Doppler. Quando o objeto se move à velocidade do som, o observador já não consegue ouvir o som do objeto antes de este chegar até ele. Os ultrassons e a luz (ondas eletromagnéticas) também têm o efeito Doppler.
O efeito Doppler tem muitas aplicações em diferentes situações, e o radar de velocidade Doppler é uma delas. As autoestradas estão equipadas com monitores com radares de velocidade Doppler que, ao mesmo tempo que emitem ondas ultrassónicas de frequência conhecida para os veículos em movimento, medem a frequência das ondas refletidas. Com base na alteração da frequência das ondas refletidas, é possível determinar com precisão a velocidade do veículo. Se um condutor for multado por excesso de velocidade numa autoestrada, significa que ele experimentou um controlo de velocidade preciso baseado no efeito Doppler.
Os médicos também podem utilizar o efeito Doppler entre a fonte de ultrassons e o sangue em movimento para verificar a velocidade do fluxo sanguíneo. Quando o vaso sanguíneo se move em direção à fonte de ultrassons, o comprimento de onda das ondas refletidas é comprimido, o que aumenta a frequência; quando o vaso sanguíneo se afasta da fonte de ultrassons, o comprimento de onda das ondas refletidas aumenta, o que diminui a frequência. Com base na quantidade de deslocamento de frequência das ondas ultrassónicas recebidas, é possível determinar a velocidade do fluxo sanguíneo.