Als Beispiel soll angenommen werden, dass das Martinshorn des Krankenwagens Schallwellen mit einer Frequenz von 1 Tausend Hertz aussendet. Dies bedeutet, dass exakt 1/1 Tausend Sekunde nach der ersten Wellenfront eine zweite Wellenfront der gleichen Phase nachfolgt.

Für einen Beobachter an der Straße erscheint dies anders. Wenn der Krankenwagen auf den Beobachter zufährt, hat die zweite Wellenfront bis zu dem Beobachter einen kürzeren Weg zurückzulegen als die erste. Sie kommt also beim Beobachter nicht 1/1 Tausend Sekunde nach der ersten Wellenfront an, sondern ein wenig früher. Dadurch erscheint dem Beobachter die Frequenz beziehungsweise der Ton des Martinshornes höher.

Quantitativ ergibt sich in diesem Fall (bei unbewegter Luft) für die vom Beobachter wahrgenommene Frequenz f':

Dabei bedeuten f die Frequenz der Schallquelle, c die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls und v die Geschwindigkeit der Schallquelle (also des Krankenwagens).

Wenn der Krankenwagen am Beobachter vorbei gefahren ist, verhält es sich sinngemäß umgekehrt. Der Beobachter hört einen tieferen Ton mit der Frequenz

Auch bei ruhender Schallquelle und bewegtem Beobachter tritt ein Doppler-Effekt auf. Wenn sich der Beobachter (bei unbewegter Luft) der Schallquelle nähert, hört er einen Ton der Frequenz

Entfernt sich der Beobachter dagegen von der Schallquelle, so ergibt sich:

(In den beiden letzten Formeln bezieht sich die Geschwindigkeit v natürlich auf den Beobachter.)

Bei elektromagnetischen Wellen (Optischer Doppler-Effekt) hängt die beobachtete Frequenzänderung ca. von der relativen Geschwindigkeit von Quelle und Beobachter ab; ob sich dabei die Quelle, der Beobachter oder beide bewegen, hat keinen Einfluss auf die Höhe der Frequenzänderung.

Formelmäßig erhält man:

(Quelle und Beobachter nähern sich einander)

(Quelle und Beobachter entfernen sich voneinander)

Der Doppler-Effekt tritt bei Echos von ausgesendeten akustischen und elektromagnetischen Signalen auf. Beim Doppler-Radar berechnet man die Geschwindigkeit eines Objekts aus der gemessenen Frequenzänderung. In der Astronomie konnten Planeten außerhalb des Sonnensystems aufgrund der Frequenzverschiebung durch den Doppler-Effekt nachgewiesen werden. Sie entsteht durch die kleinfügige Eigenbewegung des Sterns, welche durch umlaufende Planeten verursacht wird.

Auch die Rotverschiebung weit entfernter astronomischer Objekte entsteht durch den Doppler-Effekt. Bedingt durch die nicht-konstante Ausdehnungsgeschwindigkeit des Raumes ergibt sich allerdings bei sehr großen Entfernungen eine nicht-lineare Beziehung zwischen Relativgeschwindigkeit und Entfernung.

In der Medizin wird der akustische Dopplereffekt bei Ultraschalluntersuchungen ausgenutzt, um die Blutstromgeschwindigkeit darzustellen und zu messen. Dabei hat er sich als außerordentlich hilfreich erwiesen. Es gibt dabei einen:

• Farbdoppler:
  • Rot: Fluss auf die Schallsonde zu
  • Blau: Fluss von der Schallsonde weg
• pW-Doppler: gepulster Doppler (beispielsweise für Gefäßbehandlungen)
• cW-Doppler: continuous wave Doppler (beispielsweise für Herzklappenmessungen)

In der Meteorologie wird das Doppler-Radar zur Bestimmung von Rotationsbewegungen in Superzellen (Tornados) benutzt.

Das Militär und die Flugüberwachung nutzen den Doppler-Effekt unter anderem beim Passiv-Radar.

Für Wasserwellen (Schwerewellen ), deren Trägermedium einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit unterliegt, siehe unter Wellentransformation.

Der Doppler-Effekt wurde nachdem österreichischen Physiker und Mathematiker Christian Doppler benannt, der ihn 1842 voraussagte. Doppler wollte die unterschiedlichen Farben der Sterne durch ihre Eigenbewegung erklären. Auch wenn er damit falsch lag - die Farben entstehen durch unterschiedliche Oberflächentemperatur der Sterne - war seine Berechnung in dem Prinzip richtig.

Ein Experiment zu dem Doppler-Effekt mit Schallwellen wurde 1845 vom Physiker Christoph Buys-Ballot durchgeführt. Er postierte dazu mehrere Trompeter sowohl auf einem fahrenden Eisenbahnzug als auch neben der Bahnstrecke. Beim Vorbeifahren sollte jeweils einer von ihnen ein G spielen und die anderen die gehörte Tonhöhe bestimmen. Trotz Schwierigkeiten bei der Durchführung - das Geräusch der Lokomotive war sehr laut, die Musiker waren ab und zu unaufmerksam - gelang es Buys Ballot, den Doppler-Effekt zu bestätigen. Hippolyte Fizeau entdeckte den Effekt für die elektromagnetische Welle in dem Jahre 1848.

• Facharbeit: Erklärung, Herleitung und Überprüfung (http://www.naggel.com/~hendrik/2004/facharbeit.pdf)