著名物理学家雷利个人介绍

洛德瑞利，本名约翰威廉斯特拉特(1842-1919)，是19世纪末20世纪初英国最著名的物理学家之一。他在实验物理和理论物理方面都做出了巨大贡献。虽然他的主要贡献是在经典物理学，但他晚年对现代物理学如量子理论和相对论作出了重要的评论。因此，我们可以说罗利勋爵是一位伟大的科学家，他将过去与未来联系在一起。赖利于1842年11月12日出生在伦敦附近的埃塞克斯。从1865年从剑桥大学毕业到1919年6月30日逝世，他在50多年的科学活动中撰写了430多篇科学论文，这些论文后来被整合成六卷，至今仍有参考价值。他还写了一本巨著，两卷《声学理论》，成为物理学史上不朽的杰作。雷利不是数学家，但他擅长用数学解决物理中的重要问题。同时，他对实验工作非常细心，因此他一生中获得了丰富的实验研究成果。从剑桥大学毕业后，他按照当时的习惯在26岁时去了欧洲大陆，然后去了美国进行检查。1868年，他买了一些实验设备并带回来了。他建立了一个私人实验室，并成为当时英国著名的物理实验室。1873年，31岁的他继承了父亲的头衔。从那以后，他在家里的实验室里进行了声学和光学的实验研究，使他成为当时世界上最著名的声学专家。他还引用光学理论来解释为什么天空是蓝色的。1871年，他提出散射光的强度与散射方向有关，与波长的四次方成反比。这就是光学中著名的“瑞利散射公式”。在构成阳光的七种可见光中，红光波长最长，蓝光波长较短。然而，蓝光在空气中微小尘埃颗粒中的散射能力比红光强十倍以上。万里无云的天空是蓝色的，因为阳光中的蓝光被强烈散射。在他的实验室里，他研究了光学仪器的光栅，这大大改进了他的前辈们发明的分光计。自1870年以来，光谱仪已经成为研究阳光和许多化学元素光谱的重要仪器。在19世纪70年代末，赖利想在家工作一辈子从事科学研究。然而，剑桥大学杰出的物理教授麦克斯韦于1879年去世。37岁的罗利被剑桥大学任命为教授。他在剑桥大学做了非常重要的工作，让所有基础物理的学生都必须做实验。从那以后，它在欧洲和美国的大学里被广泛应用。后来，因为不想要太多的外交事务，他在1884年42岁之前不再是剑桥大学的教授。在剑桥大学时，他用精确的仪器做了非常重要的研究工作，也就是说，他仔细研究并计算了电的三个基本单位:欧姆、安培和伏特的精确值。他的研究成果已经成为物理学长期使用的基础。由于他感到精确的基本单位的重要性，他建议英国*建立一个国家物理实验室。这个实验室成立于1900年，现在仍然是一个重要的国际标准化组织。自1880年末以来，他将大部分时间用于实验室工作，涉及广泛的领域，包括光学、流体力学、声学、电学、热力学等。因此，他在科学界有很高的地位。他非常认真并对研究结果负责，这使他与威廉姆·拉姆齐合作并发现了氩。这原本是一个化学问题，所以他与化学家合作，彻底解决了空气中这种稀有气体的问题。赖利从空气中获得的氮的密度与从氨中获得的氮的密度并不完全匹配，尽管差异仅在小数点后第三位。气体密度是气体的1L质量，单位为克。气体的体积随温度和压力而变化，所以必须规定气体的密度是在零摄氏度和一个大气压下每升的质量。经过多次测量，空气中氮的密度仍为1.2572克/升。然而，由氨化合物分解的氮的密度为1.2508克/升。当时，有人建议他去找他的前辈们的作品。雷利重读了1795年卡文迪许手稿。卡文迪什利用静电放电来氧化氮气，他发现尽管放电需要很长时间，但总会留下一点未结合的气体。读完这份报告后，雷利相信空气中除了氧气和氮气之外，一定还有另一种气体。Ray使用三种不同的方法来产生密度完全相同的氧气，但是氮气研究的结果令人困惑。氨产生的氮的总量比从大气中去除氧气、二氧化碳和水蒸气产生的氮的总量轻大约千分之五。所以他在1892年9月29日的英国周刊《自然》上发表了这个事实，要求读者解释，但是他没有收到任何回复。罗利勋爵自己最初想到了四种可能的解释:(1)氮是从大气中产生的，或者它也可能含有微量的氧；(2)由氨产生的氮可能与氢轻微混合；(3)从大气中获得的氮可能含有类似臭氧的N3分子；(4)从氨中获得的一些氮分子可能已经分解，从而降低了气体的密度。第一个假设是最不可能的，因为氧和氮之间的密度差非常小，必须混合非常大量的氧才能解释5/1000的差异。赖利还通过实验证明，由氨制成的氮气不含氢，而第三种解释也令人难以置信，因为他用无声放电使其通过这种气体，并发现氮气密度没有增加。莱利最初使用感应线圈来氧化氮气，但工作进展相当缓慢。因此威廉姆·拉姆齐建议Raleigh停止使用放电，改用化学方法。因为拉姆齐的方法是成功的，他们俩在1895年联合写了一篇论文，并在英国科学促进会上宣读了它。因为当时他们没有命名新的气体，会议主席建议使用氩，在希腊语中意为“懒惰”，在汉语中音译为氩。因为罗利知识渊博，与其他科学家有很多接触，他开始觉得在19世纪后期有很多物理实验，很难用经典理论来解释它们，比如光谱。尽管他对经典物理学有疑问，但他没有放弃希望，总是用经典物理学来解释新现象。他对量子理论不太感兴趣。他认为这个理论提出得太突然了。自从他们共同发现了瑞利——让斯劳——一个在普朗克著名理论发表前几个月的发现，他对量子科学的关注就减少了。他还想用经典理论来解释原子光谱。例如，氢原子的发射光谱，他最终不得不承认他的尝试是失败的。当玻尔提出解释氢原子光谱的理论时，他认为这个理论太激进了。罗利非常相信相对论，但他也提倡以太理论。尽管这个理论在1881年被迈克尔逊的实验所证明，但是以太网并不存在。雷利也对孙鹤芝的实验表示怀疑。他认为如果以太不存在，将很难解释许多现象。这表明他一直忠于经典光学理论。他自己在1901年试图通过实验证明乙醚的存在，但他也失败了。从那时起，他就非常钦佩相对论的正确性。罗利在晚年从未放弃他的物理实验工作。在过去的15年里，他一共发表了90篇论文。其中一篇是关于声波理论的论文，大大改进了以前的工作。他的书《声学理论》经过多次修订，在20世纪达到了一个很高的水平。除了对理论科学研究的浓厚兴趣，他还在科学组织和*提出的科学问题上做了大量工作。他一生致力于实验室和图书馆的科学研究。雷利于1873年入选皇家学会，并于1885年至1896年担任其秘书。他非常重视社会上年轻科学家的晋升。例如，苏格兰的一位年轻学者对气体的分子理论发表了重要意见，但许多人忽视了这些意见。赖利重新检查了埋在地下的论文，并非常重视这位苏格兰科学家，尤其是把被其他人鄙视的论文送到皇家学会的期刊上发表。1905年，赖利当选为英国皇家学会主席。他负责这项工作，直到1908年。他为社会做了很多不被重视的工作。1896年，他担任特里尼特豪斯的科学顾问，罗利在那里做了15年的志愿者。在这里，他用光学理论解决了浓雾阻挡光线的问题。雷利还对其他公共事业做出了许多贡献。例如，他曾担任国防部一个重要团队的负责人，并担任伦敦天然气公司的改进顾问。虽然他已经很长时间没有当大学教授了，但他还是担任了该国几所教育机构的主任。从1908年到1919年去世，他是剑桥大学的名誉校长。当他在1904年获得诺贝尔物理学奖时，他把所有的奖项都捐给了剑桥大学。他一生中获得过许多荣誉学位，共计13次。在世界各地的社团中，他获得了50多个荣誉会员的称号。罗利与当时的其他欧洲物理学家不同，他不热衷于提出新的理论。他只是试图解决他在物理实验中遇到的科学问题。从他一生的行动可以看出，一方面，他是一位造诣很高的物理学家，同时，他也是一位非常和蔼可亲的学者。