科学史-物理学编年史-83瑞利《声学原理》

时间：公元1877年。

瑞利原名约翰·威廉·斯特拉特（John William Strutt），尊称瑞利男爵三世（Third Baron Rayleigh），1842年11月12日出生于英国埃塞克斯郡莫尔登（Malden）的朗弗德林园。瑞利以严谨、广博、精深著称，并善于用简单的设备作实验而能获得十分精确的数据。他是在19世纪末年达到经典物理学颠峰的少数学者之一，在众多学科中都有成果，其中尤以光学中的瑞利散射和瑞利判据、物性学中的气体密度测量几方面影响最为深远。

结合19世纪及以前两三百年的大量声学研究成果，最后总结者是瑞利，他在1877年出版的两卷《声学原理》中集经典声学的大成，开现代声学的先河。至今，特别是在理论分析工作中还常引用这两卷巨著。他开始讨论的电话理论，已发展为电声学。在20世纪，由于电子学的发展，使用电声换能器和电子仪器设备，可以产生接收和利用任何频率、任何波形、几乎任何强度的声波，已使声学研究的范围远非昔日可比。现代声学中最初发展的分支就是建筑声学和电声学以及相应的电声测量。以后，随着频率范围的扩展，又发展了超声学和次声学，由于手段的改善，进一步研究听觉，发展了生理声学和心理声学，由于对语言和通信广播的研究，发展了语言声学。在第二次世界大战中，开始把超声广泛地用到水下，使水声学得到很大的发展。20世纪初以来，特别是20世纪50年代以来，全世界由于工业交通事业的巨大发展出现了噪声环境污染问题，而促进了噪声、噪声控制、机械振动和冲击研究的发展高速大功率机械应用日益广泛。非线性声学受到普遍重视。此外还有音乐声学、生物声学。这样，逐渐形成了完整的现代声学体系。

1879年J.C.麦克斯韦逝世，瑞利接任卡文迪什实验室第二任主任。在5年任期内，他注意加强基础物理实验的教学与研究，卓有成效地把一个原来只有五六个人的实验室发展成为拥有70位实验物理学家的高级实验研究中心，培育出大量人才，对近代物理学的发展有很大影响。当时他还负责实施一项精心制订的研究计划，其中包括麦克斯韦已经开始的重新确定欧姆、安培和伏特这三个量的工作。这些工作经受住了时间的考验。

19世纪80年代中期以后，瑞利扩展了他的研究范围，在光辐射和声辐射、弹性媒质振动、毛细现象，以至电磁学、力学普遍性理论、热力学等方面都做出了贡献。1885年，他指出声波在弹性固体中传播时可以有一种能量集中于表面附近的弹性波，被称为声表面波（或瑞利波）。声表面波理论在地球物理和现代声学中已占有一定位置，如微型声表面波器件在现代声电子学领域中得到广泛应用。

正是他对气体密度的首次精确测定，在1895年发现从液态空气中分馏出来的氮，同从亚硝酸铵中分离出来的氮，有极小的密度差异。同时W.拉姆齐也证实了这两种物质的不同密度。这一事实导致空气中的一个稀有元素──氩的发现。为此瑞利和拉姆齐分别获得1904年诺贝尔物理学奖和化学奖。瑞利是英国第一位诺贝尔物理学奖的获得者。绝对黑体辐射和频率关系的问题，在19世纪后半叶，受到物理学界的普遍关注。瑞利在1900年得出一个关于热辐射的公式，后被称为瑞利-金斯公式。在长波区域，同实验符合得很好，为量子论的出现准备了条件。瑞利也密切注意量子论和相对论的出现和发展。他对声光相互作用、机械运动模式、非线性振动等项的研究，对整个物理学的发展都具有深远影响。

瑞利在晚年依然积极致力于研究工作。1905年以后发表的论文就有90篇，并且一直在修订出版《声学原理》，这部著作至今不仅为研究机械振动的声学工作者当做经典巨著，而且也是对其他物理学者很有助益的参考文献。

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