Se abbiamo una
stella in quiete questa emetterà luce. Se prendiamo in
considerazione un raggio monocromatico questo si propaga ubbidendo
alle leggi ordinarie ossia 
(lunghezza d'onda per frequenza) avremo che la lunghezza d'onda è
sempre uguale a 
.
Se ci spostiamo verso la stella oppure se la stella si avvicina a noi (per
la relatività sono due eventi equivalenti essendo il moto
relativo) avremo che 
ossia
la lunghezza d'onda apparente dipende dal fatto che i due impulsi
successivi associabili alla generazione dei due impulsi associati
alla determinazione della lunghezza d'onda sono stati emessi quando
ci siamo avvicinati alla sorgente luminosa e in accordo col concetto
di moto relativo i due impulsi risultano essere ravvicinati
determinando una lunghezza d'onda minore.
La luce
quindi risulta essere associata a radiazioni aventi lunghezze d'onda
minore rispetto a quanto rilevato con la sorgente ferma (analogo a
quanto visto per l'effetto Doppler del suono).
Ricordandoci che per la luce vale sempre: c=λ•f
Ora:
Per cui avremo:
Passando ad analizzare la frequenza avremo:
per il suono in quanto in questo caso è impossibile anche concettualmente determinare se è la sorgente che si avvicina all’osservatore o viceversa.
Partendo dal risultato abbiamo che se
allora se ci avviciniamo ad una stella o se la stella si sta avvicinando a noi, avremo che la lunghezza d'onda sembrerà essere più corta ossia la frequenza più alta. Ogni colore sembrerà spostarsi verso colori aventi una frequenza maggiore. Avremo in questo caso il Blue shift.
L'unica galassia che osserviamo avvicinarsi alla via lattea è la gallassia di Andromeda.
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Escludendo questo e alcuni altri esempi, osserviamo per tutte le altre stelle e galassie il Red shift, ossia lo spostamento dello spettro luminoso verso il rosso (le stelle si stanno allontanando da noi o noi ci stiamo allontanando da tutte le altre stelle).
