多普勒認(rèn)為,物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運(yùn)動而產(chǎn)生變化.在運(yùn)動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高 (藍(lán)移 (blue shift)).在運(yùn)動的波源后面,產(chǎn)生相反的效應(yīng).波長變得較長,頻率變得較低 (紅移 (red shift)).波源的速度越高,所產(chǎn)生的效應(yīng)越大.根據(jù)光波紅/藍(lán)移的程度,可以計算出波源循著觀測方向運(yùn)動的速度.恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運(yùn)動的速度.除非波源的速度非常接近光速,否則多普勒位移的程度一般都很小.所有波動現(xiàn)象 (包括光波) 都存在多普勒效應(yīng).
在單色的情況下,我們的眼睛感知的顏色可以解釋為光波振動的頻率,或者解釋為,在1秒鐘內(nèi)電磁場所交替為變化的次數(shù).在可見區(qū)域,這種效率越低,就越趨向于紅色,頻率越高的,就趨向于藍(lán)色——紫色.比如,由氦——氖激光所產(chǎn)生的鮮紅色對應(yīng)的頻率為4.74×10^14赫茲,而汞燈的紫色對應(yīng)的頻率則在7×10^14赫茲以上.這個原則同樣適用于聲波：聲音的高低的感覺對應(yīng)于聲音對耳朵的鼓膜施加壓力的振動頻率（高頻聲音尖厲,低頻聲音低沉）.
如果波源是固定不動的,不動的接收者所接收的波的振動與波源發(fā)射的波的節(jié)奏相同：發(fā)射頻率等于接收頻率.如果波源相對于接收者來說是移動的,比如相互遠(yuǎn)離,那么情況就不一樣了.相對于接收者來說,波源產(chǎn)生的兩個波峰之間的距離拉長了,因此兩上波峰到達(dá)接收者所用的時間也變長了.那么到達(dá)接收者時頻率降低,所感知的顏色向紅色移動（如果波源向接收者靠近,情況則相反）.為了讓讀者對這個效應(yīng)的影響大小有個概念,在顯示了多普勒頻移,近似給出了一個正在遠(yuǎn)離的光源在相對速度變化時所接收到的頻率.例如,在上面提到的氦——氖激光的紅色譜線,當(dāng)波源的速度相當(dāng)于光速的一半時,接收到的頻率由4.74×10^14赫茲下降到4.74×10^14赫茲,這個數(shù)值大幅度地降移到紅外線的頻段.