
瑞利瑞利(1842~1919)Rayleigh,Baron英國物理學家。原名J.W.斯特拉特。1842 年 11月12日生于埃塞克斯的威特姆,1919 年6月30日卒于同地。20歲入劍橋大學三一學院學習,3年后以優異成績畢業。畢業后第二年被選為三一學院研究員 。他在理論和實驗方面都有杰出才能,研究工作幾乎遍及當時經典物理學的各個領域 。他有不少著作,論文達400多篇 。1873 年被選為英國皇家學會會員,1879~1884年任卡文迪什實驗室主任;1885 ~1896 年任皇家學會秘書,1905~1908 年任會長。1908 年起任劍橋大學校長 。瑞利的研究工作始于電學,此后又更多地研究聲學和光學,如研究聲學中的共振理論。1877 ~ 1878 年寫成科學名著《聲學原理》兩卷,為近代聲學奠定了基礎 。他對“天空為什么呈藍色”作了理論解釋,導出了分子散射公式(瑞利散射定律,見光的散射) 。他進行了光柵分辨率和衍射的實驗研究,第一個對光學儀器的分辨率給出明確的定義,對光譜學的 研究起了重要 作用。他 首次 精確 測定 了氣體 密度,1895年發現從液態空氣中分餾出來的氮,與從亞硝酸銨中分離出來的氮,有極小的密度差異 。這一事實導致空氣中的一個稀有元素——氬的發現,因而獲得1904年諾貝爾物理學獎 。他在 1900 年 得出一個關于熱輻射的公式(瑞利 - 金斯 公式,見黑體輻射),在長波區域,同實驗符合得很好,為量子論的出現準備了條件 。瑞利原名期特墩特(R.J.Strutt),因為他祖父被英國皇室封為瑞利勛爵,他是第三世,故稱瑞利勛爵第三 。其父輩在科學上都沒有什么聲望,到瑞利勛爵第三,成了科學巨人,所以科學史上,不稱他為斯特勒特,而稱瑞利 。1842年11月12日,瑞利生于英國的特倫,由于出身貴族,所以從小受到良好的教育 。他在中小學時代,頭腦聰敏,才氣初露 。1860年,以優異的成績考入劍橋大學,1865年大學畢業時,列最優等 。當時劍橋的主試人指出:“瑞利的畢業論文極好,不用修改就可以直接付印 。”瑞利畢業后,在劍橋任教職,他對教學盡心盡力 。1879年,劍橋大學著名物理教授麥克斯韋去世,空缺的劍橋大學卡文迪許實驗室主任職位,由瑞利繼任 。瑞利對科研事業熱情極高,投入了全部身心 。他擔任著名科研機構——卡文迪許實驗室主任之后,擴大了招生人數,把革吞學院和紐那姆學院加以整頓,并批準招收女學生,使婦女和男子一樣,享有同等的受教育的權力 。瑞利在擔任主任期間,自己帶頭捐出500英鎊,同時還向鍵轎吵友人募集了1500英鎊,為實驗室添置了大批的新儀器,從而使實驗室的科學研究設備得到充實 。瑞利在卡文迪許實驗室,精確地進行了銀的電化當量研究,從而為電化學的發展作出了貢獻 。同時,他還對氣體的化合體積及壓縮性做了精密的定量研究 。此外,他對光化稿侍學的研究也很有成就 。瑞利是注重嚴格定量研究的化學家之一,他的作風極為嚴謹,對研究給果要求極為準確,這一點,成了他在科學上作出杰出貢獻的重要基礎 。瑞利的一項重要研究是從空氣和氮的化合物中制取純凈的氮 。他經深入研究,1882年,向英國科學協會提出一份報告,精確地指出,氫和氧的密度比不是1:16,正確的比例應為1:15.882 。從這件事可以看出他那極為嚴謹的工作態度 。他還從事氣體的化合體積及壓縮性的精密測量,計算出許多氣體在極限情況下的摩爾體積,并嚴格測定了氮的密度 。瑞利在制取氧和氮的過程中發現,用三種不同的方法制取的氧,密度完全相等,而用不同的方法制取的氮,密度則有微小的差異 。如由氨制得的氮,與由空氣制得的氮密度就不同,前者要小5/1000左右 。對此,他自己反復驗證了多次 。盡管從實驗的角度來看,這個微小的差別是在允許范圍內,但瑞利發現,這個“誤差”總是表現為由空氣除去氧、二氧化碳、水以后獲得的氮,比由氮的化合物獲得的氮重,誤差雖小,但是不對稱,這是用傳統的說法無法解釋的 。因而,他將這一實驗給果刊登在英國的《自然界》周刊 。尋求讀者的解答,但他一直沒有收到答復 。瑞利認為,之所以由空氣制得的氮比重大一些帆斗,可能有四種解釋:(1)由大氣中所得的氮,可能還含有少量的氧 。(2)由氨制得的氮,可能混雜了微量的氫 。(3)由大氣制得的氮,或許有類似臭氧的N分子存在 。(4)由氨制得的氮,可能有若干分子已經分解,固而把氮氣的密度降低了 。第一個假設是不可能的,因為氧和氨的密度相差極微,必須雜有大量的氧、才有可能出現5/1000的差異 。與此同時,瑞利又用實驗證明;他由氨制得的氮,其中絕不含氫 。第三個解釋也不足置信,因為他采用無聲放電使可能混雜N3的氮氣變化,并沒發現氮的密度有所變化,即不存在N3 。第四種假設幾乎是不可能的,因為如果存在游離的氮原子,必然會彼此給合為分子,不可能在正常條件下長期游離 。正當瑞利困惑不解時,拉姆塞向瑞利提出,他要用新方法研究大氣中的氮,瑞利對此慨然允許,并與拉姆塞精誠合作,這種研究導致了驚人的重大成果,發現了氦、氖、氬、氪、氙等整個一族的惰性氣體元素 。1894年5月24日,拉姆塞給瑞利寫信,提出了整個惰性氣體族的設想 。同年8月7日,以他們兩個人的名義宣布了一種惰性氣體元素的發現,英國科學協會主席馬登提議,把這種氣體命名為氖(Argon) 。瑞利一生發表了許多學術論文,他文筆清雅暢達,所寫文章大多有嚴格的數學證明,定量十分準確 。后來,他把自己的論文整理為一部五卷本的論文集 。論文集的開頭,他寫下了這樣的言詞:偉大精深啊,上帝造物之奇妙!研究探索吧,求得世界胸奧秘樂在其中矣!瑞利于1919年去世,比他的精誠合作者拉姆塞晚逝3年,享年77歲 。據拉姆塞的學生特拉弗斯說,瑞利與拉姆塞之間往返信件極多,彼此關系十分融洽,“絕少猜疑,也無不正當的行為”,共同為科學而努力,毫無名利之爭 。瑞利逝世后,他的實驗室曾供科學界參觀,凡是來訪問的科學家,對瑞利所用儀器的簡單莫不驚異 。瑞利實驗室中的一切重要設備雖外形粗糙,但都制造得十分精密 。瑞利就是用這些儀器做了極為出色的定量分析 。后人經常記起這位偉大科學家的名言:一切科學上的最偉大的發現,幾乎都來自精確的量度 。
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