Zmiana częstości obserwowanej fali, wywołana względnym ruchem źródła fali i obserwatora. Gdy źródło fali i obserwator zbliżają się do siebie, długość fali ulega skróceniu, a częstość rośnie. Jeżeli fala jest promieniowaniem widzialnym, barwa światła przesuwa się w kierunku fioletu. Gdy zaś źródło fali i obserwator wzajemnie się oddalają, fala wydłuża się, czyli częstość maleje (barwa światła przesuwa się w kierunku czerwieni).

Obserwowaną częstość fali emitowanej przez poruszające się źródło można obliczyć ze wzoru:

f = f₀ √(1 – β²) / (1 – β cosφ)

gdzie:
β = v / c f – obserwowana częstość fali,
f₀ – częstość emitowanej fali,
v – względna prędkość źródła fali i obserwatora,
c – prędkość światła,
φ – kąt pomiędzy kierunkiem ruchu źródła fali a kierunkiem obserwacji.