1842年的一天，奧地利物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家多普勒從鐵路交叉路口經(jīng)過時(shí)，一列火車從他身旁馳過，尖利的汽笛聲吸引了他。他仔細(xì)聆聽后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)火車由遠(yuǎn)而近駛來時(shí)，汽笛聲變得更響，音調(diào)變得更尖利；火車由近而遠(yuǎn)駛?cè)r(shí)，汽笛聲則變?nèi)?，音調(diào)變低沉。這個(gè)有趣的現(xiàn)象引起了他的注意。經(jīng)過一番研究后，他得出一個(gè)結(jié)論，這是聲源與觀察者之間的相對運(yùn)動造成的：當(dāng)聲源接近觀測者時(shí)，聲波的波長受到壓縮，波長縮短，音調(diào)變高；當(dāng)聲源離觀測者遠(yuǎn)去時(shí)，聲波的波長受到拉伸，波長增加，音調(diào)變低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，音調(diào)變化與聲源和觀測者之間的相對速度及聲速對光速的比值v/c有關(guān)。這里v是運(yùn)動物體的速度，c是光速。v/c的比值越大，改變越顯著，反之改變不明顯，就沒有多普勒效應(yīng)。

多普勒效應(yīng)不僅聲波有，光波也有，光波的多普勒效應(yīng)稱為多普勒-斐索效應(yīng)。它是法國物理學(xué)家斐索在多普勒之后6年解釋恒星波長偏移時(shí)提出的。斐索還提出了利用這個(gè)效應(yīng)測量恒星相對速度的方法。但光波與聲波有所不同，光波的波長（或頻率）發(fā)生變化時(shí)，讓人感到這是顏色在變化，物理學(xué)上把這種現(xiàn)象稱為頻移。恒星遠(yuǎn)離我們而去時(shí)，光線向紅光方向移動，稱為紅移；恒星向著我們而來時(shí)，光線向紫光方向移動，稱為藍(lán)移或紫移。

因此，根據(jù)多普勒效應(yīng)，一旦我們知道光線是紅移還是藍(lán)移，就能知道光源在視線方向上是向著觀測者運(yùn)動，還是背離觀測者運(yùn)動。根據(jù)紅移或藍(lán)移的大小，還可以計(jì)算光源在視線方向上的運(yùn)動速度。因此，只要天體有相對于觀測者的運(yùn)動，就可以根據(jù)紅移或藍(lán)移把它們在視線方向上的速度測量出來。藍(lán)移表示天體向觀測者走來，紅移表示天體離觀測者而去。因此，只要拍攝到天體的光譜片，測量出光譜是紅移還是藍(lán)移，就能測量出天體在視線方向的速度。