瑞利 - 個(gè)人簡(jiǎn)介

瑞利原名期特墩特（R.J.Strutt），因?yàn)樗�祖父被英�?guó)皇室封為瑞利勛爵，他是第三世，故稱(chēng)瑞利勛爵第三。其父輩在科學(xué)上都沒(méi)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(chēng)他為斯特勒特，而稱(chēng)瑞利。1842年11月12日，瑞利生于英國(guó)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(shí)代，頭腦聰敏，才氣初露。1860年，以?xún)?yōu)異的成績(jī)考入劍橋大學(xué)，1865年大學(xué)畢業(yè)時(shí)，列最優(yōu)等。當(dāng)時(shí)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�！比鹄�畢業(yè)后，在劍橋任教職，他對(duì)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(shí)驗(yàn)室主任職位，由瑞利繼任。瑞利對(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)還向友人募集了1500英鎊，為實(shí)驗(yàn)室添置了大批 的新儀器，從而使實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究設(shè)備得到充實(shí)。瑞利在卡文迪許實(shí)驗(yàn)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(shí)，他還對(duì)氣體的化合體積及壓縮性做了精密的定量研究。此外，他對(duì)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(duì)研究給果要求極為準(zhǔn)確，這一點(diǎn)，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(chēng)，并善于用簡(jiǎn)單的設(shè)備作實(shí)驗(yàn)而能獲得十分精確的數(shù)據(jù)。氣體密度測(cè)量本來(lái)是實(shí)驗(yàn)室中的一件常規(guī)工作，但是瑞利不放過(guò)常人不當(dāng)回事的實(shí)驗(yàn)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(cè)量中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)惰性氣體——?dú)濉?919年6月30日，瑞利逝世于英國(guó)埃塞克斯郡的威瑟姆。

瑞利 - 職業(yè)生涯

瑞利的一項(xiàng)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(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)提出一份報(bào)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(cè)量，計(jì)算出許多氣體在極限情況下的摩爾體積，并嚴(yán)格測(cè)定了氮的密度。瑞利在制取氧和氮的過(guò)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(duì)此，他自己反復(fù)驗(yàn)證了多次。盡管從實(shí)驗(yàn)的角度來(lái)看，這個(gè)微小的差別是在允許范圍內(nèi)，但瑞利發(fā)現(xiàn)，這個(gè)“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(duì)稱(chēng)，這是用傳統(tǒng)的說(shuō)法無(wú)法解釋的。因而，他將這一實(shí)驗(yàn)給果刊登在英國(guó)的《自然界》周刊。尋求讀者的解答，但他一直沒(méi)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?zhuān)海?）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(lèi)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?dú)獾拿芏冉档土�。第一個(gè)假設(shè)是不可能的，因?yàn)檠鹾桶钡拿芏认嗖顦O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(shí)，瑞利又用實(shí)驗(yàn)證明；他由氨制得的氮，其中絕不含氫。第三個(gè)解釋也不足置信，因?yàn)樗�采用無(wú)聲放電使可能混雜N3的氮?dú)庾兓�，并沒(méi)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?yàn)槿绻�存在游離的氮原子，必然會(huì)彼此給合為分子，不可能在正常條件下長(zhǎng)期游離。正當(dāng)瑞利困惑不解時(shí)，拉姆塞向瑞利提出，他要用新方法研究大氣中的氮，瑞利對(duì)此慨然允許，并與拉姆塞精誠(chéng)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(gè)一族的惰性氣體元素。1894年5月24日，拉 姆塞給瑞利寫(xiě)信，提出了整個(gè)惰性氣體族的設(shè)想。同年8月7日，以他們兩個(gè)人的名義宣布了一種惰性氣體元素的發(fā)現(xiàn)，英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)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(xiě)文章大多有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，定量十分準(zhǔn)確。后來(lái)，他把自己的論文整理為一部五卷本的論文集。論文集的開(kāi)頭，他寫(xiě)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(lè)在其中矣！瑞利于1919年去世，比他的精誠(chéng)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(shuō)，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(wú)不正當(dāng)?shù)男袨椤�，共同為科學(xué)而努力，毫無(wú)名利之爭(zhēng)。瑞利逝世后，他的實(shí)驗(yàn)室曾供科學(xué)界參觀，凡是來(lái)訪(fǎng)問(wèn)的科學(xué)家，對(duì)瑞利所用儀器的簡(jiǎn)單莫不驚異。瑞利實(shí)驗(yàn)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(lái)自精確的量度。

瑞利 - 輝煌人生

自從門(mén)捷列夫周期表提出以后，科學(xué)家對(duì)尋找新的元素以填補(bǔ)周期表上的空缺，表現(xiàn)出了很大的積極性。但是，人們沒(méi)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(shí)普勞特假說(shuō)，曾經(jīng)測(cè)過(guò)氫和氧的密度。經(jīng)過(guò)十年長(zhǎng)期的測(cè)定，他宣布?xì)浜脱醯脑�子量之比�?shí)際上不是1：16，而是1：15.882。他還測(cè)定了氮的密度，他發(fā)現(xiàn)從液態(tài)空氣中分餾出來(lái)的氮，跟從亞硝酸銨中分離出來(lái)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(lái)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(diǎn)后第三位不相同。他認(rèn)為，這一差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了實(shí)驗(yàn)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(guò)幾種假說(shuō)來(lái)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(shuō)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(hào)O3，稱(chēng)之為N3。可是論文發(fā)表后沒(méi)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(wèn)題。拉姆賽重復(fù)了瑞利的實(shí)驗(yàn)，宣布證實(shí)了瑞利的結(jié)果，肯定有N3的存在。兩位科學(xué)家在經(jīng)過(guò)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(gè)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(lèi)身邊，多少科學(xué)家在分析空氣時(shí)，都錯(cuò)過(guò)了發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。瑞利之所以抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，應(yīng)該說(shuō)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(jiǎn)單地歸于實(shí)驗(yàn)誤差，就會(huì)輕易地失之交臂。瑞利和拉姆賽發(fā)現(xiàn)氬的過(guò)程，歷經(jīng)了10年之久的平凡瑣碎的化學(xué)實(shí)驗(yàn)工作，他們不惜付出巨大勞動(dòng)，親自動(dòng)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(shuō)，拉姆賽在研究其它惰性氣體時(shí)，曾將百余升的液態(tài)空氣慢慢蒸發(fā)，逐步檢查，才得以對(duì)空氣的組成作出明確的判定�？茖W(xué)界對(duì)瑞利和拉姆賽的功績(jī)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(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)。瑞利勛爵的最初研究工作主要是光學(xué)和振動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)研究，后來(lái)的 研究幾乎涉及物理學(xué)的各個(gè)方面，如聲學(xué)、波的理論、彩色視覺(jué)、電動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)、光的散射、液體的流動(dòng)、流體動(dòng)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(jiān)持不懈和精密的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致建立了電阻標(biāo)準(zhǔn)、電流標(biāo)準(zhǔn)和電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)的工作集中在電學(xué)和磁學(xué)問(wèn)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(gè)長(zhǎng)期令人不解的問(wèn)題，他導(dǎo)出了分子散射公式，這個(gè)公式被稱(chēng)為瑞利散射定律。在實(shí)驗(yàn)方面，他進(jìn)行了光柵分辨率和衍射的研究，第一個(gè)對(duì)光學(xué)儀器的分辨率給出明確的定義；這項(xiàng)工作導(dǎo)致后來(lái)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(duì)光譜學(xué)的發(fā)展起了重要作用。絕對(duì)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(wèn)題。瑞利在1900年從統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的角度提出一個(gè)關(guān)于熱輻射的公式，即后來(lái)所謂的瑞利-金斯公式，內(nèi)容是說(shuō)在長(zhǎng)波區(qū)域，輻射的能量密度應(yīng)正比于絕對(duì)溫度。這一結(jié)果與實(shí)驗(yàn)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(duì)論的出現(xiàn)和發(fā)展。他對(duì)聲光相互作用、機(jī)械運(yùn)動(dòng)模式、非線(xiàn)性振動(dòng)等項(xiàng)目的研究，對(duì)整個(gè)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(dòng)的聲學(xué)工作者當(dāng)做經(jīng)典巨著，而且也是對(duì)其他物理學(xué)者很有助益的參考文獻(xiàn)。瑞利把諾貝爾獎(jiǎng)金捐贈(zèng)給卡文迪什實(shí)驗(yàn)室和劍橋大學(xué)圖書(shū)館。晚年還以很大興趣研究教育問(wèn)題。人們把瑞利作為經(jīng)典物理學(xué)領(lǐng)域中最后一個(gè)偉大的多面手，是很適當(dāng)?shù)摹?

瑞利 - 瑞利散射

入射光在線(xiàn)度小于光波長(zhǎng)的微粒上散射后散射光和入射光波長(zhǎng)相同的現(xiàn)象。由英國(guó)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(guó)的莫爾登。據(jù)說(shuō)，瑞利剛開(kāi)始上學(xué)時(shí)并不用功，他雖然人很聰明，可卻十分貪玩，學(xué)習(xí)成績(jī)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(duì)瑞利的成長(zhǎng)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(shū)本中。瑞利對(duì)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(dòng)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(shí)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(jiǎng)。1871年，瑞利在經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，反復(fù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，提出了著名的瑞利散射公式，當(dāng)光線(xiàn)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(diǎn)不停的熱運(yùn)動(dòng)，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(guò)計(jì)算認(rèn)為，分子散射光的強(qiáng)度與入射光的頻率（或波長(zhǎng)）有關(guān)，即四次冪的瑞利定律。正午時(shí)，太陽(yáng)直射地球表面，太陽(yáng)光在穿過(guò)大氣層時(shí)，各種波長(zhǎng)的光都要受到空氣的散射，其中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波散射較小，大部分傳播到地面上。而波長(zhǎng)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(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。正是由于波長(zhǎng)較短的光易被散射掉，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光不易被散射，它的穿透能力也比波長(zhǎng)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(duì)海洋水色遙感精確瑞利散射的計(jì)算均采用查找表方式進(jìn)行，但由于這些查找表是針對(duì)特定遙感器生成的，無(wú)法直接應(yīng)用于新的水色遙感器，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)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(shí)際的計(jì)算原理．通過(guò)與MODIS精確瑞利散射查找表計(jì)算結(jié)果比較，證明利用加倍法計(jì)算瑞利散射的精度優(yōu)于0．25％，完全能夠滿(mǎn)足當(dāng)前海洋水色遙感大氣校正對(duì)瑞利散射計(jì)算精度的要求，并可以用來(lái)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(gè)通用的海洋水色遙感精確瑞利散射查找表，驗(yàn)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(jì)算，且計(jì)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(jì)算振動(dòng)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(gè)原理，是英國(guó)的瑞利于1873年提出的。它是振動(dòng)理論中的一些極值原理以及計(jì)算固有頻率和振型的瑞利－里茲法的理論基礎(chǔ)。對(duì)于一個(gè)在穩(wěn)定平衡位置附近振動(dòng)的保守系統(tǒng)，假設(shè)它以某一滿(mǎn)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(jiǎn)諧振動(dòng)，它的角頻率為[kg]。由于機(jī)械能守恒,[kg]系統(tǒng)最大勢(shì)能[y1]等于最大動(dòng)能[y1][kg]。[y1]可寫(xiě)成[y1]=[y1],式中[y1]為最大動(dòng)能系數(shù)。最大勢(shì)能和最大動(dòng)能系數(shù)之比[412-50]稱(chēng)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(shí)，瑞利商取駐值，且該值就是對(duì)應(yīng)階固有角頻率的平方。特別地，當(dāng)可能位移取對(duì)應(yīng)于基頻的振型時(shí)，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(jì)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(gè)給定的可能位移的線(xiàn)性組合，從而使瑞利商成為這個(gè)線(xiàn)性組合的系數(shù)的函數(shù)。利用瑞利商的駐值條件將問(wèn)題化為以這些系數(shù)為未知量的代數(shù)特征值問(wèn)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(gè)給定函數(shù)近似表達(dá)，就得到瑞利法，用它計(jì)算基頻的上界非常簡(jiǎn)便有效。若可能位移和振型的差為一級(jí)小量，則用瑞利法求出的頻率的誤差為二級(jí)小量。例如，對(duì)一根兩端固定且長(zhǎng)為的均勻弦,可能位移可以取[412-05] ≥0； 當(dāng)[412-01a]。與此對(duì)應(yīng)的瑞利商為： [412-12]，式中[kg2][kg2]為弦中的張力；為單位弦長(zhǎng)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(duì)應(yīng)于[kg][kg]取極小時(shí)的[412-1]，則 對(duì)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(gè)近似值和準(zhǔn)確值的相對(duì)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(lái)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(jì)算技術(shù)中起著重要的作用。

瑞利 - 相關(guān)鏈接

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