這是因?yàn)槁曊{(diào)的高低是由聲波振動(dòng)頻率的不同決定的，如果頻率高，聲調(diào)聽(tīng)起來(lái)就高；反之聲調(diào)聽(tīng)起來(lái)就低。這種現(xiàn)象稱(chēng)為多普勒效應(yīng)，它是用發(fā)現(xiàn)者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的，多普勒是奧地利物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家。他于1842年首先發(fā)現(xiàn)了這種效應(yīng)。為了理解這一現(xiàn)象，就需要考察火車(chē)以恒定速度駛近時(shí)，汽笛發(fā)出的聲波在傳播時(shí)的規(guī)律。其結(jié)果是聲波的波長(zhǎng)縮短，好像波被壓縮了。因此，在一定時(shí)間間隔內(nèi)傳播的波數(shù)就增加了，這就是觀察者為什么會(huì)感受到聲調(diào)變高的原因；相反，當(dāng)火車(chē)駛向遠(yuǎn)方時(shí)，聲波的波長(zhǎng)變大，好像波被拉伸了。因此，聲音聽(tīng)起來(lái)就顯得低沉。定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f，其中vs為波源相對(duì)于介質(zhì)的速度，v0為觀察者相對(duì)于介質(zhì)的速度，f表示波源的固有頻率，u表示波在靜止介質(zhì)中的傳播速度。當(dāng)觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，v0取正號(hào)；當(dāng)觀察者背離波源（即順著波源）運(yùn)動(dòng)時(shí)，v0取負(fù)號(hào)。當(dāng)波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)vs前面取負(fù)號(hào)；前波源背離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)vs取正號(hào)。
設(shè)聲源S，觀察者L分別以速度Vs，Vl在靜止的介質(zhì)中沿同一直線(xiàn)同向運(yùn)動(dòng)，聲源發(fā)出聲波在介質(zhì)中的傳播速度為V，且Vs小于V，Vl小于V.當(dāng)聲源不動(dòng)時(shí)，聲源發(fā)射頻率為f，波長(zhǎng)為X的聲波，觀察者接收到的聲波的頻率為：
f‘=（V-Vl）V/[（V-Vs）X]=（V-Vl）f/（V-Vs）
所以得（1）當(dāng)觀察者和波源都不動(dòng)時(shí)，Vs=0，Vl=0，由上式得f‘=f
（2）當(dāng)觀察者不動(dòng)，聲源接近觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率為
F=Vf/（V-Vs）顯然此時(shí)頻率大于原來(lái)的頻率
由上面的式子可以得到多普勒效應(yīng)的所有表現(xiàn)。
設(shè)聲源S，觀察者L分別以速度Vs，Vl在靜止的介質(zhì)中沿同一直線(xiàn)同向運(yùn)動(dòng)，聲源發(fā)出聲波在介質(zhì)中的傳播速度為V，且Vs小于V，Vl小于V.當(dāng)聲源不動(dòng)時(shí)，聲源發(fā)射頻率為f，波長(zhǎng)為X的聲波，觀察者接收到的聲波的頻率為：
f‘=（V-Vl）V/[（V-Vs）X]=（V-Vl）f/（V-Vs）
所以得（1）當(dāng)觀察者和波源都不動(dòng)時(shí)，Vs=0，Vl=0，由上式得f‘=f
（2）當(dāng)觀察者不動(dòng)，聲源接近觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率為
F=Vf/（V-Vs）顯然此時(shí)頻率大于原來(lái)的頻率
由上面的式子可以得到多普勒效應(yīng)的所有表現(xiàn)。