В первой части мы рассмотрели явление Доплера для звука. Было показано, что частота принятых наблюдателем колебаний зависит от движения источника колебаний и от движения наблюдателя (приемника).
Аналогичный эффект происходит и для световых волн, где изменение частоты приводит к изменению цвета. При этом наблюдается смещение спектральных линий в красной части спектра при движении источника от наблюдателя и к синей - при движении к нему.
Однако между звуковым и световыми явлениями Доплера есть принципиальное отличие. Для звука было существенным, чтобы источник и приемник двигались относительно среды, в которой распространяются колебания (воздуха).
Для света, как показал опыт Майкельсона, движение источника или приемника относительно эфира не может быть обнаружен. Для света существенным является только относительное движение источника и наблюдателя, поскольку скорость света относительно любого источника является величиной постоянной.
Чтобы правильно определить формулу для светового эффекта Доплера, следует исходить из теории относительности. Знак соответствует удалению источника от приемника, тогда частота принимаемого сигнала уменьшится, а длина волны увеличится, линии в спектре смещаться к красной части. Скорость тел, встречающихся в природе, обычно очень малы по сравнению со скоростью света, поэтому явление Доплера для световых волн можно наблюдать лишь с помощью чувствительной спектральной аппаратуры.
Явление Доплера позволяет определить скорость движения звезд по смещением линий в их спектре. Часто спектральные линии являются расширенными. Это может указывать на вращение звезды: противоположные края звезды движутся друг навстречу Земле, а второй - от нее, тогда как различные промежуточные точки диска звезды имеют какие-либо составляющие скоростей по лучу зрения. Вследствие того, что в спектроскоп фиксируется суммарная картина, спектральная линия будет расширенной. Итак, исследование строения спектральных линий позволяют делать выводы о движении звезд, вращение их, а иногда обнаруживают сложное строение звездных систем (двойные звезды). До этого речь шла о явлении Доплера, что наблюдается при приближении или удалении источника света и приемника (продольный эффект Доплера). Однако по теории относительности вытекает необходимость существования так называемого поперечного эффекта Доплера, который должен наблюдаться при движении источника в направлении, перпендикулярном линии, соединяющей источник света с наблюдателем. Такой эффект наблюдается, например, при движении источника по кругу, в центре которого находится приемник.
Существование поперечного эффекта Доплера было экспериментально подтверждено 1938 г. под время наблюдения свечения в каналовых лучей, что приводит к расширению спектральных линий вследствие движения атомов и молекул.