这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低。这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家。他于1842年首先发现了这种效应。为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律。其结果是声波的波长缩短，好像波被压缩了。因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被拉伸了。因此，声音听起来就显得低沉。定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度。当观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0取负号。当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号。

　　设声源S，观察者L分别以速度Vs，Vl在静止的介质中沿同一直线同向运动，声源发出声波在介质中的传播速度为V，且Vs小于V，Vl小于V.当声源不动时，声源发射频率为f，波长为X的声波，观察者接收到的声波的频率为：

　　f‘=（V-Vl）V/[（V-Vs）X]=（V-Vl）f/（V-Vs）

　　所以得（1）当观察者和波源都不动时，Vs=0，Vl=0，由上式得f‘=f

　　（2）当观察者不动，声源接近观察者时，观察者接收到的频率为

　　F=Vf/（V-Vs）显然此时频率大于原来的频率

　　由上面的式子可以得到多普勒效应的所有表现。