将具有一定频率成分的声波、电波或者是光波对准某一移动物体，从这物体反射出来的声波、电波或者是光波的频率就会随物体的速度成分成比例地发生变化，这就是所谓的多普勒现象或者称为多普勒效应。这时，发射波的频率与反射波的频率之间有下列的关系

• 当运动物体接近观测者时：发射波频率 < 反射波频率

• 当运动物体远离观测者时：发射波频率 > 反射波频率

发射波频率与反射波频率之差，与物体的移动速度有关，一般说来移动物体的速度越大，频率之差也越大。 激光多普勒测振仪就是应用了这个原理，如果将激光照射到移动着的被测物体上，从移动物体上反射出来光会产生多普勒效应，即除了本身的激光频率外还附加了一个频率。若设这一附加的频率为f_D, 被测物体的运动速度为V，激光的波长是λ，入射光f₀与被测物体的运动速度V成θ角, 则反射光的频率等于f₀+f_D。 由于激光多普勒测振仪所使用的激光波长λ非常稳定，多普勒频率f_D与移动物体的速度V成比例的关系，再加上通常激光测振仪的入射光与被测物体运动方向的夹角成0度，就能很方便地将运动物体的速度求出来。可是，由于激光的频率非常高，进行直接测量是比较困难的，通常的做法是将反射光频率f₀+f_D与入射光的频率f₀进行相干涉的方法，把多普勒频率f_D检测出来。