CTPETT (Strutt), Джон Вільям, лорд Релей (Lord Rayleigh)
12 листопада 1842 р - 30 червень 1919 р
Нобелівська премія з фізики , 1904 р
Англійський фізик Джон Вільям Стретт, третій барон Релей, народився в Ленгфорд-Гроув, Мелдон (Ессекс); син Джона Джеймса Стретта (другого барона Релея) і Клари Елізабет (у дівоцтві Вікерс) Стретт. Хлопчиком страждав на чимало виснажливих хвороб, і його навчання часто переривалося. Він недовго відвідував в десятирічному віці Ітон-коледж, провів три роки в приватному школі в Уїмблдоні, недовго вчився в Харроу-скул і чотири роки брав уроки приватно. У 1861 р Стретт вступив у Трініті-коледж в Кембриджі, де вивчав математику і фізику у Е. Дж. Роуса, відомого математика, і закінчив його з відзнакою в 1865 р Через рік йому запропонували стати членом вченої ради Трініті-коледжу. Цей пост він займав до 1871 р
У 1868 р Стретт створив наукову лабораторію в своїй родовій садибі в Терлінг-Плейс, Уітхем (Ессекс), де зайнявся цікавлять його явищами випромінювання. В результаті цих досліджень він опублікував статті з акустики і оптики, завоювавши репутацію авторитетного фахівця в цих областях науки. У 1871 р він вивів співвідношення між інтенсивністю розсіювання світла дуже малими частинками і довжиною його хвилі (відоме як закон розсіювання світла Релея), яке пояснює, чому небо блакитне, а захід червоний. Оскільки більш короткі довжини хвиль (блакитні) переважно розсіюються дрібними частинками в атмосфері під великими кутами, блакитний колір домінує в розсіяному світлі, що падає згори. Світло ж призахідного сонця, якщо дивитися прямо на нього, втрачає блакить через бокового розсіювання, і в ньому домінують довші хвилі (червоні). У 1871 р Стретт здійснив подорож по Нілу, щоб поправити здоров'я після загострення ревматизму. Під час цієї подорожі він почав працю, якому судилося стати фундаментальним дослідженням з теорії звуку.
Коли в 1873 р помер його батько, Стретт став третім бароном Релєєм і власником фамільного маєтку в 7 тис. Акрів землі. Однак через три роки він попросив свого молодшого брата взяти на себе ці обов'язки, і з цього моменту Стретт (відомий як лорд Релей) майже повністю присвятив себе науці, працюючи в своїй домашній лабораторії. Серед проведених ним досліджень ми зустрічаємо експериментальні і теоретичні роботи по оптичних приладів, в результаті яких вперше була визначена роздільна здатність дифракційної решітки, а також був зроблений фундаментальний аналіз оптичних властивостей спектроскопії. Дифракційні грати являють собою пластинки, на яких виконані тонкі, близько один до одного розташовані борозенки, що дозволяють розділити проходить через них світло на складові його кольору, витримуючи співвідношення між довжинами хвиль і відстанями між борозенками. У спектроскопі з їх допомогою виходять серії ліній або смужок різних квітів (спектральні лінії), положення яких відповідає довжині хвилі. Спектроскоп в кінці 1870-х років ставав все більш важливим приладом при дослідженнях сонячного світла і випромінюванні атомів і молекул.
Хоча Стретт був радий залишитися у власній лабораторії, він в 1879 р неохоче прийняв пропозицію стати професором експериментальної фізики (пост, заснований в 1871 р) і директором Кавендішської лабораторії (відкритої в 1874 р) у зв'язку зі смертю Джеймса Клерка Максвелла , Першого директора лабораторії. У Кембриджі Стретт почав здійснювати програму точного перевизначення електричних одиниць: вольта, ома і ампера. Програма виконувалася з властивими йому ретельністю і терпінням, з використанням тонких інструментів, і її результати, отримані до 1884 р надалі майже не вимагали виправлень. Він також ввів для студентів лабораторну роботу з елементарної фізики, що було абсолютно новим видом навчання для Англії того часу, яка охопила потім університети всієї країни.
Після п'яти років роботи в Кембриджі Стретт залишив свій пост і повернувся в Терлінг-Плейс, де продовжував дослідження до кінця життя. Він завжди займався одночасно декількома проектами, приділяючи увагу як експериментів в лабораторії, так і теоретичну роботу в своєму кабінеті. Їм опубліковані праці з виключно широкого кола питань, в тому числі по світловим і звуковим хвилям, електромагнетизму, теорем механіки, вібрації пластичних середовищ, капілярності і термодинаміки. Його стала класичною двотомна монографія «Теорія звуку» ( "The Theory of Sound") була опублікована в 1877-1878 рр. і до сих пір залишається незмінним керівництвом для сучасних вчених і інженерів.
У 1892 р Стретт почав серію вимірювань щільності газів в співвідношенні з їх атомними вагами, що було пов'язано з тим інтересом, який у нього було до гіпотези Праута. У 1815 р англійський хімік Вільям Праут звернув увагу на те, що щільності газів мають тенденцію виражатися цілочисельними кратними щільності водню, найлегшого серед всіх газів. Він висунув припущення, що всі елементи складені з водневих будівельних цеглинок. Коли Стретт почав свою роботу, найбільш точне значення щільності кисню в 15,96 разів перевищувало щільність водню, що було досить близько до цілого числа 16 і, здавалося, підтверджувало гіпотезу Праута. Стретт зробив більш ретельне вимір, виправивши помилки інших експериментаторів, і прийшов до значення 15,88, що кидало тінь сумніву на справедливість гіпотези Праута.
Коли ж Стретт звернув увагу на азот, то виявив, на свій подив, що азот, получавшийся при розкладанні аміаку, менш щільний, ніж азот, взятий з повітря. Провівши ретельні вимірювання, щоб виключити помилки і сумніви, він знайшов ключ до цього явища в статті, написаній в 1795 р Генрі Кавендіш , Англійським хіміком і фізиком, в честь якого була названа лабораторія. Кавендіш окислюється азот в повітрі за допомогою електричного розряду і виявив, що незалежно від того, як довго триває розряд, залишалося небагато газу, яке не піддавалося окислення. Звідси Стретт зробив висновок, що отриманий з повітря азот не є чистим і містить невелику кількість іншого невідомого газу або газів. Азот, який виходить з аміаку, чистіше, оскільки аміак складається з водню і азоту і при його утворенні водень вибірково вступає в реакцію з азотом, а не з домішками.
Повторюючи виснажливі досліди Кавендіша, Стретт видаляв азот окисленням за допомогою електричного розряду і повільно накопичував невідомий залишковий газ. Тим часом Вільям Рамзай , Шотландський хімік, дізнався про дослідження Стретта і застосував більш ефективні хімічні методи, щоб отримати потрібний газ. Двоє вчених скоординували свої зусилля і в 1895 р оголосили, що невловимий газ відкритий. Оскільки він був хімічно інертним (причина, по якій він не окислюється разом з азотом), вони назвали його аргоном, що по-грецьки і означає «інертний». Вони виявили, що аргон становить близько 1 відсотка всього обсягу атмосфери, а його щільність більш ніж удвічі перевищує щільність азоту. Вони встановили також, що виділений ними газ не був чистим аргоном, а містив і інші ідентифіковані пізніше Рамзаем інертні гази, включаючи неон, криптон, ксенон і гелій. Вся ця група носить збірна назва благородних газів через їх опірності хімічним реакціям.
Протягом трьох років, поки тривали дослідження аргону, Стретт опублікував десяток робіт з таких питань, як інтерференція і розсіювання світла, телефонний зв'язок, звукові вимірювання. У 1900 р він опублікував висновок про співвідношення між температурою і довжиною хвилі в спектрі абсолютно чорного тіла, заснований на існуючих фізичних законах. Після так як англійський фізик Джеймс Джинс запропонував невелику модифікацію виведення Стретта, він став відомий як закон випромінювання Релея-Джинса. Однак цей закон поширювався лише на довгі хвилі, а його опублікування випередило лише на кілька місяців повідомлення Макса Планка про радикальне вирішення проблеми чорного тіла і про народження квантової теорії. Хоча Стретт уважно стежив за розвитком сучасної квантової фізики і теорії відносності Альберта Ейнштейна , Він був занадто консервативний, щоб прийняти їх.
У 1904 р Стретт був нагороджений Нобелівською премією з фізики «за дослідження щільності найбільш поширених газів і за відкриття аргону в ході цих досліджень». (Рамзай отримав Нобелівську премію 1904 р хімії.) При презентації лауреата Дж. Е. Седерблом, член Шведської королівської академії наук, заявив, що, хоча методи виділення нового газу «в принципі були відомі ... проблема полягала в тому .. . щоб отримати новий газ не тільки в найбільш чистому вигляді, але і в достатній кількості, щоб з'явилася можливість провести ретельні дослідження їх істотних властивостей ». Відкриття аргону, сказав Седерблом, сприяло відкриттю Рамзаем гелію і інших інертних газів.
Будучи дуже плідним автором, Стретт опублікував понад 400 робіт за більш ніж п'ятдесят років своєї дослідницької діяльності. Хоча людям, які не займаються наукою професійно, він більше відомий в зв'язку з відкриттям аргону, його роботи зачіпають буквально кожну область класичної фізики. Крім того, частина його часу займали викладацька діяльність (протягом декількох років), а також робота в шести наукових і урядових організаціях, що займалися питаннями освіти. Він був секретарем (1885-1896) і президентом (1905-1908) Лондонського королівського товариства. До числа інших його численних обов'язків входили обов'язки президента Консультативного комітету з аеронавтики, президента Британської асоціації фундаментальних наук, голови комітету з вибухових речовин військового міністерства і головного контролера за постачанням Лондона природним газом. З 1908 р до самої смерті він був номінальним президентом Кембриджського університету.
У 1871 р Стретт одружився на Евелін Бальфур, сестрі Артура Джеймса Бальфура, що став прем'єр-міністром Великобританії в 1902 р У них було троє синів, старший з яких, Роберт, став фізиком і біографом свого батька. Стретт продовжував працювати фактично до самої своєї смерті в Терлінг-Плейс, опублікувавши близько 90 робіт в останні 15 років і залишивши 3 роботи закінченими, але не опублікованими. Його називали останнім з великих британських класичних фізиків.
Крім Нобелівської премії, Стретт був нагороджений Королівської медаллю (1882), медаллю Коплі (1899) і медаллю Румфорда (1914) Лондонського королівського товариства; золотою медаллю Маттеучі Італійської національної академії наук (1895); медаллю Фарадея Британського хімічного товариства (1895); медаллю Альберта Королівського товариства мистецтв (1905) і медаллю Елліота Крессона Франкліновского інституту (1914). Йому було присвоєно тринадцять почесних вчених ступенів, і він був прийнятий в члени понад 50 наукових товариств.
джерело:
Лауреати Нобелівської премії: Енциклопедія. Пер. з англ. - М .: Прогрес, 1992.
Електронна версія: NT.org - електронна бібліотека . Нобелівські лауреати .
Хронологія подій і відкриттів в хімії:
До XIX століття • 1801-1850 • 1851-1900 • 1901-1950 • 1951-2000
