這是因為聲調(diào)的高低是由聲波振動頻率的不同決定的，如果頻率高，聲調(diào)聽起來就高；反之聲調(diào)聽起來就低。這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(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，就需要考察火車以恒定速度駛近時，汽笛發(fā)出的聲波在傳播時的規(guī)律。其結(jié)果是聲波的波長縮短，好像波被壓縮了。因此，在一定時間間隔內(nèi)傳播的波數(shù)就增加了，這就是觀察者為什么會感受到聲調(diào)變高的原因；相反，當(dāng)火車駛向遠方時，聲波的波長變大，好像波被拉伸了。因此，聲音聽起來就顯得低沉。定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f，其中vs為波源相對于介質(zhì)的速度，v0為觀察者相對于介質(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)觀察者朝波源運動時，v0取正號；當(dāng)觀察者背離波源（即順著波源）運動時，v0取負號。當(dāng)波源朝觀察者運動時vs前面取負號；前波源背離觀察者運動時vs取正號。

　　設(shè)聲源S，觀察者L分別以速度Vs，Vl在靜止的介質(zhì)中沿同一直線同向運動，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)聲源不動時，聲源發(fā)射頻率為f，波長為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時，Vs=0，Vl=0，由上式得f‘=f

　　（2）當(dāng)觀察者不動，聲源接近觀察者時，觀察者接收到的頻率為

　　F=Vf/（V-Vs）顯然此時頻率大于原來的頻率

　　由上面的式子可以得到多普勒效應(yīng)的所有表現(xiàn)。