瑞利 - 個人簡介

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(xué)上都沒有什么聲望，到瑞利勛爵第三，成了科學(xué)巨人，所以科學(xué)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(xué)時代，頭腦聰敏，才氣初露。1860年，以優(yōu)異的成績考入劍橋大學(xué)，1865年大學(xué)畢業(yè)時，列最優(yōu)等。當(dāng)時劍橋的主試人指出：“瑞利的畢業(yè)論文極好，不用修改就可以直接付印。”瑞利畢業(yè)后，在劍橋任教職，他對教學(xué)盡心盡力。1879年，劍橋大學(xué)著名物理教授麥克斯韋去世，空缺的劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室主任職位，由瑞利繼任。瑞利對科研事業(yè)熱情極高，投入了全部身心。他擔(dān)任著名科研機(jī)構(gòu)——卡文迪許實驗室主任之后，擴(kuò)大了招生人數(shù)，把革吞學(xué)院和紐那姆學(xué)院加以整頓，并批準(zhǔn)招收女學(xué)生，使婦女和男子一樣，享有同等的受教育的權(quán)力。瑞利在擔(dān)任主任期間，自己帶頭捐出500英鎊，同時還向友人募集了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(xué)研究設(shè)備得到充實。瑞利在卡文迪許實驗室，精確地進(jìn)行了銀的電化當(dāng)量研究，從而為電化學(xué)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。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，他對光化學(xué)的研究也很有成就。瑞利是注重嚴(yán)格定量研究的化學(xué)家之一，他的作風(fēng)極為嚴(yán)謹(jǐn)，對研究給果要求極為準(zhǔn)確，這一點，成了他在科學(xué)上作出杰出貢獻(xiàn)的重要基礎(chǔ)。出身名望貴族的瑞利以嚴(yán)謹(jǐn)、廣博、精深著稱，并善于用簡單的設(shè)備作實驗而能獲得十分精確的數(shù)據(jù)。氣體密度測量本來是實驗室中的一件常規(guī)工作，但是瑞利不放過常人不當(dāng)回事的實驗差異，終于作出了驚人的重大發(fā)現(xiàn)。這就是1892年瑞利從密度的測量中發(fā)現(xiàn)了第一個惰性氣體——氬。1919年6月30日，瑞利逝世于英國埃塞克斯郡的威瑟姆。

瑞利 - 職業(yè)生涯

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(jīng)深入研究，1882年，向英國科學(xué)協(xié)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(yīng)為1：15.882。從這件事可以看出他那極為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)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(yán)格測定了氮的密度。瑞利在制取氧和氮的過程中發(fā)現(xiàn)，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(fù)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(nèi)，但瑞利發(fā)現(xiàn)，這個“誤差”總是表現(xiàn)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(tǒng)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(fù)。瑞利認(rèn)為，之所以由空氣制得的氮比重大一些，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(jīng)分解，固而把氮氣的密度降低了。第一個假設(shè)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)氮的密度有所變化，即不存在N3。第四種假設(shè)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(dāng)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(dǎo)致了驚人的重大成果，發(fā)現(xiàn)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(shè)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(fā)現(xiàn)，英國科學(xué)協(xié)會主席馬登提議，把這種氣體命名為氖（Argon）。瑞利一生發(fā)表了許多學(xué)術(shù)論文，他文筆清雅暢達(dá)，所寫文章大多有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，定量十分準(zhǔn)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，求得世界的奧秘，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(jù)拉姆塞的學(xué)生特拉弗斯說，瑞利與拉姆塞之間往返信件極多，彼此關(guān)系十分融洽，“絕少猜疑，也無不正當(dāng)?shù)男袨椤保�共同為科學(xué)而努力，毫無名利之爭。瑞利逝世后，他的實驗室曾供科學(xué)界參觀，凡是來訪問的科學(xué)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(shè)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(jīng)常記起這位偉大科學(xué)家的名言：一切科學(xué)上的最偉大的發(fā)現(xiàn)，幾乎都來自精確的量度。

瑞利 - 輝煌人生

自從門捷列夫周期表提出以后，科學(xué)家對尋找新的元素以填補周期表上的空缺，表現(xiàn)出了很大的積極性。但是，人們沒有想到，竟然在周期表上遺漏了整整一族性質(zhì)特殊的惰性氣體。1882年，瑞利為了證實普勞特假說，曾經(jīng)測過氫和氧的密度。經(jīng)過十年長期的測定，他宣布?xì)浜脱醯脑�子量之比實際上不是1：16，而是1：15.882。他還測定了氮的密度，他發(fā)現(xiàn)從液態(tài)空氣中分餾出來的氮，跟從亞硝酸銨中分離出來的氮，密度有微小的但卻是不可忽略的偏差。從液態(tài)空氣中分餾出來的氮，密度為1.2572 g/cm3，而用化學(xué)方法從亞硝酸銨直接得到的氮，密度卻為 1.2505 g/cm3。兩者數(shù)值相差千分之幾，在小數(shù)點后第三位不相同。他認(rèn)為，這一差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了實驗誤差范圍，一定有尚未查清的因素在起作用。為此他先后提出過幾種假說來解釋造成這種不一致的原因。其中有一種是認(rèn)為在大氣中的氮還含有一種同素異形體，就像氧和臭氧那樣，這種同素異形體混雜在大氣氮之中，而從化學(xué)方法所得應(yīng)該就是純凈的氮。兩者密度之差說明這種未知的成分具有更大的密度。于是，瑞利仿照臭氧的化學(xué)符號O3，稱之為N3�？墒钦撐陌l(fā)表后沒有引起人們的普遍注意，只有化學(xué)家拉姆賽（W.Ramsay）表示有興趣和他合作進(jìn)一步研究這一問題。拉姆賽重復(fù)了瑞利的實驗，宣布證實了瑞利的結(jié)果，肯定有N3的存在。兩位科學(xué)家在經(jīng)過嚴(yán)密的研究后，于1894年確定所謂的N3并不是氮的同素異形體，而是一種特殊的，從未觀察到的不活潑的單原子氣體，其原子量為39.95，在大氣中約含0.93％。他們?nèi)∶麨闅�，其希臘文的原意是“不活潑”的意思。第一個惰性氣體就這樣被發(fā)現(xiàn)了。這種普遍存在的大氣成分，存在于人類身邊，多少科學(xué)家在分析空氣時，都錯過了發(fā)現(xiàn)的機(jī)會。瑞利之所以抓住了這個機(jī)會，應(yīng)該說是他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、認(rèn)真的周密研究的結(jié)果，假如他把千分之幾的偏差簡單地歸于實驗誤差，就會輕易地失之交臂。瑞利和拉姆賽發(fā)現(xiàn)氬的過程，歷經(jīng)了10年之久的平凡瑣碎的化學(xué)實驗工作，他們不惜付出巨大勞動，親自動手，一絲不茍，才終于取得有歷史意義的重大成果。在發(fā)現(xiàn)氬之后，拉姆賽在瑞利的協(xié)助下又發(fā)現(xiàn)了氦，氪和氖。據(jù)說，拉姆賽在研究其它惰性氣體時，曾將百余升的液態(tài)空氣慢慢蒸發(fā)，逐步檢查，才得以對空氣的組成作出明確的判定�？茖W(xué)界對瑞利和拉姆賽的功績作了充分的肯定，因此瑞利和拉姆賽在1904年分別被授予諾貝爾物理學(xué)獎和化學(xué)獎。瑞利勛爵的最初研究工作主要是光學(xué)和振動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)研究，后來的 研究幾乎涉及物理學(xué)的各個方面，如聲學(xué)、波的理論、彩色視覺、電動力學(xué)、電磁學(xué)、光的散射、液體的流動、流體動力學(xué)、氣體的密度、粘滯性、毛細(xì)作用、彈性和照相術(shù)。他的堅持不懈和精密的實驗導(dǎo)致建立了電阻標(biāo)準(zhǔn)、電流標(biāo)準(zhǔn)和電動勢標(biāo)準(zhǔn)，后來的工作集中在電學(xué)和磁學(xué)問題。在1877年—1878年期間，他的《聲學(xué)理論》分為兩卷出版。為了解釋“天空為什么呈現(xiàn)藍(lán)色”這個長期令人不解的問題，他導(dǎo)出了分子散射公式，這個公式被稱為瑞利散射定律。在實驗方面，他進(jìn)行了光柵分辨率和衍射的研究，第一個對光學(xué)儀器的分辨率給出明確的定義；這項工作導(dǎo)致后來關(guān)于光譜儀的光學(xué)性質(zhì)等一系列基礎(chǔ)性的研究，對光譜學(xué)的發(fā)展起了重要作用。絕對黑體輻射和頻率的關(guān)系是19世紀(jì)后半葉受到物理學(xué)界普遍關(guān)注的問題。瑞利在1900年從統(tǒng)計物理學(xué)的角度提出一個關(guān)于熱輻射的公式，即后來所謂的瑞利-金斯公式，內(nèi)容是說在長波區(qū)域，輻射的能量密度應(yīng)正比于絕對溫度。這一結(jié)果與實驗符合得很好，為量子論的出現(xiàn)準(zhǔn)備了條件。瑞利密切注意量子論和相對論的出現(xiàn)和發(fā)展。他對聲光相互作用、機(jī)械運動模式、非線性振動等項目的研究，對整個物理學(xué)的發(fā)展都具有深遠(yuǎn)影響。瑞利在晚年依然積極致力于研究工作。1905年以后發(fā)表的論文就有90篇，并且一直在修訂出版《聲學(xué)原理》，這部著作至今不僅為研究機(jī)械振動的聲學(xué)工作者當(dāng)做經(jīng)典巨著，而且也是對其他物理學(xué)者很有助益的參考文獻(xiàn)。瑞利把諾貝爾獎金捐贈給卡文迪什實驗室和劍橋大學(xué)圖書館。晚年還以很大興趣研究教育問題。人們把瑞利作為經(jīng)典物理學(xué)領(lǐng)域中最后一個偉大的多面手，是很適當(dāng)?shù)摹?

瑞利 - 瑞利散射

入射光在線度小于光波長的微粒上散射后散射光和入射光波長相同的現(xiàn)象。由英國物理學(xué)家瑞利提出而得名。瑞利，十九世紀(jì)最著名的物理學(xué)家之一，1842年11月12日出生于英國的莫爾登。據(jù)說，瑞利剛開始上學(xué)時并不用功，他雖然人很聰明，可卻十分貪玩，學(xué)習(xí)成績一直平平。10歲那年曾連續(xù)兩次逃學(xué)，為此，他的爸爸媽媽很替他著急，為了孩子的前途，他們決定遷居倫敦。環(huán)境的改變，對瑞利的成長起到了良好的作用。另外，瑞利的父母還特地為他聘了一名家庭女教師，從此瑞利一改以前貪玩的習(xí)性，一心埋進(jìn)書本中。瑞利對物理學(xué)曾出了很大的貢獻(xiàn)，他在聲學(xué)、波的理論、光學(xué)、光的散射、電力學(xué)、電磁學(xué)、水力學(xué)、液體流動理論方面都做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，1904年，他因和拉姆塞同時發(fā)現(xiàn)了惰性元素氬（Ar）而榮獲了該年度的諾貝爾物理學(xué)獎。1871年，瑞利在經(jīng)過反復(fù)研究，反復(fù)計算的基礎(chǔ)上，提出了著名的瑞利散射公式，當(dāng)光線入射到不均勻的介質(zhì)中，如乳狀液、膠體溶液等，介質(zhì)就因折射率不均勻而產(chǎn)生散射光。瑞利研究表明，即使均勻介質(zhì)，由于介質(zhì)中分子質(zhì)點不停的熱運動，破壞了分子間固定的位置關(guān)系，從而也產(chǎn)生一種分子散射，這就是瑞利散射。瑞利經(jīng)過計算認(rèn)為，分子散射光的強(qiáng)度與入射光的頻率（或波長）有關(guān)，即四次冪的瑞利定律。正午時，太陽直射地球表面，太陽光在穿過大氣層時，各種波長的光都要受到空氣的散射，其中波長較長的波散射較小，大部分傳播到地面上。而波長較短的藍(lán)、綠光，受到空氣散射較強(qiáng)，天空中的藍(lán)色正是這些散射光的顏色，因此天空會呈現(xiàn)藍(lán)色。正是由于波長較短的光易被散射掉，而波長較長的紅光不易被散射，它的穿透能力也比波長短的藍(lán)、綠光強(qiáng)，因此用紅光作指示燈，可以讓司機(jī)在大霧迷漫的天氣里容易看清指示燈，防 止交通事故的發(fā)生。當(dāng)前對海洋水色遙感精確瑞利散射的計算均采用查找表方式進(jìn)行，但由于這些查找表是針對特定遙感器生成的，無法直接應(yīng)用于新的水色遙感器，給實際應(yīng)用帶來一定程度的麻煩，為此提出了一種通用的海洋水色遙感精確瑞利散射查找表．首先，詳細(xì)地推導(dǎo)了加倍法解大氣矢量輻射傳輸方程的基本關(guān)系式和實際的計算原理．通過與MODIS精確瑞利散射查找表計算結(jié)果比較，證明利用加倍法計算瑞利散射的精度優(yōu)于0．25％，完全能夠滿足當(dāng)前海洋水色遙感大氣校正對瑞利散射計算精度的要求，并可以用來生成精確瑞利散射查找表。其次，利用加倍法解大氣矢量輻射傳輸方程，生成了一個通用的海洋水色遙感精確瑞利散射查找表，驗證結(jié)果表明該查找表可用于所有水色遙感器的精確瑞利散射計算，且計算精度優(yōu)于0．5％。這就是瑞利散射表在現(xiàn)代科學(xué)當(dāng)中的重要應(yīng)用。

瑞利 - 瑞利原理

瑞利-瑞利原理

瑞利原理用以計算振動系統(tǒng)固有頻率的近似值，特別是最小固有頻率（即基頻）的上界的一個原理，是英國的瑞利于1873年提出的。它是振動理論中的一些極值原理以及計算固有頻率和振型的瑞利－里茲法的理論基礎(chǔ)。對于一個在穩(wěn)定平衡位置附近振動的保守系統(tǒng)，假設(shè)它以某一滿足變形連續(xù)條件和位移邊界條件的可能位移為振型作簡諧振動，它的角頻率為[kg]。由于機(jī)械能守恒,[kg]系統(tǒng)最大勢能[y1]等于最大動能[y1][kg]。[y1]可寫成[y1]=[y1],式中[y1]為最大動能系數(shù)。最大勢能和最大動能系數(shù)之比[412-50]稱為瑞利商，它是可能位移的泛函。瑞利原理可表述為：當(dāng)可能位移取某階固有振型時，瑞利商取駐值，且該值就是對應(yīng)階固有角頻率的平方。特別地，當(dāng)可能位移取對應(yīng)于基頻的振型時，瑞利商取最小值，其值就是基頻的平方。將瑞利原理應(yīng)用于固有頻率和振型的近似計算，就得到著名的瑞利－里茲法。它將可能位移表達(dá)成若干個給定的可能位移的線性組合，從而使瑞利商成為這個線性組合的系數(shù)的函數(shù)。利用瑞利商的駐值條件將問題化為以這些系數(shù)為未知量的代數(shù)特征值問題，而特征值就是固有頻率近似值的平方，它們可以很容易地求出。其中，最小特征值是基頻平方的偏大的近似值。再求出特征矢量就得到振型。作為特殊情形，若可能位移只用一個給定函數(shù)近似表達(dá)，就得到瑞利法，用它計算基頻的上界非常簡便有效。若可能位移和振型的差為一級小量，則用瑞利法求出的頻率的誤差為二級小量。例如，對一根兩端固定且長為的均勻弦,可能位移可以取[412-05] ≥0； 當(dāng)[412-01a]。與此對應(yīng)的瑞利商為： [412-12]，式中[kg2][kg2]為弦中的張力；為單位弦長的質(zhì)量。由此得到的基頻[kg]的近似值為 /2[kg]。若分別取 ＝1[kg2]2[kg2]和對應(yīng)于[kg][kg]取極小時的[412-1]，則 對應(yīng)的近似值分別為[412-2]、 [412-3]以及[412-07]。而兩端固定的均勻弦的基頻的準(zhǔn)確值為(1/2)[412-06]。所以基頻的上述三個近似值和準(zhǔn)確值的相對誤差為 0.1、0.007和0.001。隨著科學(xué)的發(fā)展，瑞利商和瑞利原理的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原來的范圍，它在許多物理和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的理論分析和數(shù)值計算技術(shù)中起著重要的作用。

瑞利 - 相關(guān)鏈接

http://www.physica.cn/about/004.htm
http://www.17348.com/wiki/%E7%91%9E%E5%88%A9
http://www.chinabaike.com/article/baike/wli/2008/200801101127950.html