Bir sesin frekansı kaynak ve alıcının hareketli oluşuna göre değişir. Klasik fizikte bilinen bu etkiye Doppler Olayı denir. Bu olay ışık içinde geçerlidir: Işık kaynağı ve alıcı hareketli ise ışığın frekansı değişir. Fakat ışığın Doppler olayı sesteki durumdan 2 açıdan farklıdır. Birincisi, ışık c hızıyla gittiği için zaman genleşme etkisi nedeniyle göreli Doppler olayı biraz daha farklı olur. İkincisi, klasik Doppler olayı formülü kaynak veya alıcının hareketli oluşuna göre farklıdır. Hava ortamında ilerleyen ses dalgası için bu formül doğru olabilir. Ancak ışık boşlukta yayılabilir ve ses gibi bir ortama ihtiyacı yoktur. Göreli teoride kaynak ve alıcının farklı oluşu fiziksel yasalarda bir farklılık oluşturmaz. Göreli Doppler formülünün hareketli kaynak ve hareketli alıcı için aynı olması gerektiğini şimdiden söyleyebiliriz.
Referans sistemi yer olan ve buna göre v hızıyla hareket eden bir tren ele alalım. Trenin önündeki far ışığı kendin referans sisteminde f kaynak frekansında bir ışık yayılmaktadır. Trenin ön tarafındaki bir bölgede yerde oturmakta olan Q gözlemcisi tarafında ölçülen ışığın frekansı f gözlemci frekansını olur.
Önce kaynağın hareketli olduğu durumda hesap yapalım. Fardan çıkan ışığın ardışık iki tepe noktası arası mesafe Δt olarak ölçülüyorsa, bu süre içinde birinci tepe noktası c* Δt kadar yol almış olur. Bu süre içinde trenin almış olduğu yol ise v* Δt dir. Ardışık iki tepe noktası uzaklık dalga boyu olduğuna göre 
olur. Buna göre Q gözlemcisinin ölçtüğü frekans şöyle olur:
Burada Δt ardışık iki tepe arasındaki sürenin yer sistemindeki ölçümüdür. S’ buna karşılık gelen iki olay aynı yerde olduklarından, Δt’ süresi bu iki olay arasındaki öz zamandır. Buna göre:
olur. (2) denklemi kullanılırsa
olur. Kaynak referans sisteminde gözlenen frekans f kaynak =1/ Δt’ ile tanımlanır. Buna göre
Bu ifade kullanıldığında göreli Doppler formülü şöyle olur:
Bu formüller kaynak durgun ve gözlemci hareketli ise gene geçerlidir.
Doppler olayının en meşhur örneği uzak yıldızlardan gelen “kızıla kayma” etkisidir. Bir yıldızın ışığı, yapısında bulunan elementlere özgü bazı frekanslarda yayınlanır. Bu ışık bir spektrometrede incelenerek hangi elementler bulunduğu anlaşılabilir. Bu elementler bulunduktan sonra daha da ileri gidilebilir. Özgün frekanslarda gözlenen kaymalara bakarak yıldızın bize doğrumu, yoksa bizden dışa doğrumu hareket ettiği anlaşılabilir. İlk kez Amerikalı astronomi bilgini Hubble, uzak galaksilerdeki yıldızların büyük çoğunluğunda frekansın azalma yönünde, yani kırmızıya doğru kaydığını gözlemiştir. Bu galaksilerin genelde bizden uzaklaştığı anlamına gelir. Ayrıca Hubble galaksilerin uzaklaşma hızının uzaklıkla orantılı olduğunu da bulmuştur. Buna göre, evrenin düzgün bir şekilde genişlediği ortaya çıkar. Doppler kayması yıldızların uzaklık ölçümünde çok kullanışlı bir yöntemdir.
Kaynak:John R. Taylor, Chris Zafaritos (Fizik ve Mühendislikte Modern Fizik)
