Стретт, Джон Уильям (лорд Рэлей)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Джон Уильям Стретт
John William Strutt
John William Strutt.jpg
Дата рождения:

12 ноября 1842({{padleft:1842|4|0}}-{{padleft:11|2|0}}-{{padleft:12|2|0}})

Место рождения:

Лэнгфорд-Гров, Эссекс, Англия

Дата смерти:

30 июня 1919({{padleft:1919|4|0}}-{{padleft:6|2|0}}-{{padleft:30|2|0}}) (76 лет)

Место смерти:

Уитэм, Эссекс, Англия

Страна:

ВеликобританияFlag of the United Kingdom.svg Великобритания

Научная сфера:

физика, механика

Место работы:

Британский королевский институт

Альма-матер:

Кембриджский университет

Научный руководитель:

Э. Дж. Раус
Дж. Г. Стокс

Награды и премии


Нобелевская премия Нобелевская премия по физике (1904)

Орден Заслуг

Джон Уи́льям Стретт, третий барон Рэле́й, Лорд Рэле́й (Рэйли) (англ. John Strutt, 3rd Baron Rayleigh) (12 ноября, 184230 июня, 1919) — британский физик и механик, открывший (с Уильямом Рамзаем) газ аргон и получивший за это Нобелевскую премию по физике в 1904 году. Открыл также явление, ныне называемое рассеянием Рэлея и предсказал существование поверхностных волн, которые также называются волнами Рэлея. Член Лондонского королевского общества (1873), его президент в 1905—1908 гг.[1]

Биография[править | править вики-текст]

Стретт родился в 1842 году в городке Лэнгфорд-Гров (англ. Langford Grove) близ Тирлинга (англ. Terling), графство Эссекс[1]. С малых лет он отличался хрупким здоровьем.

В 1861 году он поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета, где изучал математику. Его учителями были Э. Дж. Раус и Дж. Г. Стокс. В 1865 году он получил степень бакалавра, а в 1868 г. — магистра. После этого он был принят на работу сотрудником Тринити-колледжа и работал там до своей женитьбы в 1871 году[1][2].

Титул лорда Рэлея Стретт унаследовал в 1873 году после смерти его отца — Джона Стретта, второго барона Рэлея[2].

После смерти Джеймса Максвелла в 1879 году Рэлей стал вторым Кавендишским профессором Кембриджского университета и директором Кавендишской лаборатории; последний пост он занимал до 1884 года. С 1887 г. Рэлей — профессор Британского королевского института (Лондон). В 1885—1896 гг. — секретарь Лондонского королевского общества. С 1908 по 1919 годы был президентом Кембриджского университета[1][2].

Умер лорд Рэлей в 1919 г. в городке Уитэм (англ. Witham), графство Эссекс.

Научная деятельность[править | править вики-текст]

Основные работы Рэлея по механике и физике относятся к теории колебаний, одним из основоположников которой он является. Приложения данной теории он находил в самых разных областях — в теории упругости, акустике, оптике, электричестве и других[3].

В акустике Рэлей исследовал колебания струн, стержней, пластинок и др.; исследовал колебания цилиндрической, конической и сферической оболочек. В 1873 г. он сформулировал ряд фундаментальных теорем линейной теории колебаний, позволяющих делать качественные заключения о собственных частотах колебательных систем, и разработал количественный метод возмущений для нахождения собственных частот колебательной системы, мало отличающейся от простой системы с известными собственными частотами[1].

Рэлей впервые указал на специфичность нелинейных систем, способных совершать незатухающие колебания без периодического воздействия извне, и на особый характер этих колебаний (названных впоследствии автоколебаниями)[2].

Он рассмотрел также задачу сложения многих колебаний со случайными фазами и получил функцию распределения для результирующей амплитуды — так называемое распределение Рэлея. Метод, разработанный при этом Рэлеем, надолго определил дальнейшее развитие теории случайных процессов.

В 1878 г. Рэлей ввёл в механику понятие о функции рассеяния (диссипативная функция Рэлея); данная величина характеризует скорость рассеяния механической энергии[4].

Рэлей внёс значительный вклад в развитие теории упругости. В его труде «Теория звука» (2 тт., 1877—78 гг.; 2-е издание — 1894—96 гг.) приведены и систематизированы полученные им фундаментальные результаты по теории колебаний упругих систем[1]. Для нахождения периода колебаний упругих систем он применил приближённый метод, основанный на использовании потенциальной энергии упругой системы[5].

Крупным открытием Рэлея явилась[5] его имеющая важное значение для сейсмологии теория поверхностных упругих волн (волны Рэлея, 1885—1887 гг.) — упругих возмущений, распространяющихся в твёрдом теле вдоль его свободной границы и затухающих с глубиной. В теории упругих волн Рэлей рассмотрел также вопросы дифракции, рассеяния и поглощения волн, давление звука, исследовал волны конечной амплитуды[3][2].

В «Теория звука» Рэлея впервые отчётливо проявился единый подход к изучению колебательных и волновых процессов, имеющих различную физическую природу. Эти идеи Рэлея легли в основу современной теории колебаний.

Рэлей объяснил различие между групповой и фазовой скоростям, установил соотношения между ними, получил формулу для групповой скорости (формула Рэлея)[2].

В 1883 году Рэлей опубликовал в журнале Nature статью, посвященную динамическому планированию морских птиц, которые для своего полёта используют разность скорости ветра на разных высотах.

Рэлей заложил основы теории молекулярного рассеяния света (в частности, ввёл понятие о так называемом рэлеевском рассеянии света). Установив обратную пропорциональность интенсивности рассеянного средой света четвёртой степени длины волны возбуждающего света (закон Рэлея), он объяснил голубой цвет неба. В 1879 г. он создал теорию разрешающей способности оптических приборов. В 1900 году Рэлей закон распределения энергии излучения в спектре абсолютно чёрного тела в зависимости от температуры (см. Закон Рэлея — Джинса)[2]. Эта работа имела большое значение для возникновения теории квантов.

Также примерно в это время Рэлей построил теорию локализации человеком направления на источник звука с использованием разности времени прихода звука в правое и левое ухо.

В 1894 г. вместе с У. Рамзаем открыл новый химический элемент — аргон и определил его свойства и место в Периодической системе элементов (Нобелевская премия по физике 1904 г. с формулировкой: «за исследование плотности газообразных элементов и открытие в связи с этим аргона»)[6].

С именем Рэлея связаны многие физические понятия, законы и приборы:

Научные работы[править | править вики-текст]

  • «О свете от неба, его поляризации и цвете» 1899 г.
  • The Theory of Sound vol. I (London : Macmillan, 1877, 1894). Русский перевод: Стретт Дж. В. (лорд Рэлей) Теория звука. — М.: ГИТТЛ, 1955. — Т. 1. — 503 с.
  • The Theory of Sound vol.II (London : Macmillan, 1878, 1896). Русский перевод: Стретт Дж. В. (лорд Рэлей) Теория звука. — М.: ГИТТЛ, 1955. — Т. 2. — 474 с.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 5 6 Боголюбов, 1983, с. 421
  2. 1 2 3 4 5 6 7 Храмов, 1983, с. 239
  3. 1 2 Боголюбов, 1983, с. 421—422
  4. Гернет М. М.  Курс теоретической механики. 5-е изд. — М.: Высшая школа, 1987. — 344 с. — C. 307.
  5. 1 2 Моисеев, 1961, с. 369
  6. Храмов, 1983, с. 239, 390

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Научные и академические посты
Предшественник:
Уильям Хаггинс
Президент Королевского общества
1905—1908
Преемник:
Арчибальд Гейки