Просмотр кода страницы Стретт, Джон Уильям (лорд Рэлей)

== Научная деятельность ==
Основные работы Рэлея по механике и физике относятся к [[теория колебаний|теории колебаний]], одним из основоположников которой он является. Приложения данной теории он находил в самых разных областях — в [[теория упругости|теории упругости]], [[акустика|акустике]], [[оптика|оптике]], [[электричество|электричестве]] и других{{sfn|Боголюбов|1983|с=421—422}}.

В акустике Рэлей исследовал [[колебания]] [[струна (музыка)|струн]], [[стержень (в строительной механике)|стержней]], [[пластина (в строительной механике)|пластинок]] и др.; исследовал колебания цилиндрической, конической и сферической [[оболочка (строительная механика)|оболочек]]. В [[1873 год]]у он сформулировал ряд фундаментальных теорем [[линейная теория колебаний|линейной теории колебаний]], позволяющих делать качественные заключения о [[собственная частота колебаний|собственных частотах]] колебательных систем, и разработал количественный метод возмущений для нахождения собственных частот колебательной системы, мало отличающейся от простой системы с известными собственными частотами{{sfn|Боголюбов|1983|с=421}}.

Рэлей впервые указал на специфичность [[нелинейные системы|нелинейных систем]], способных совершать незатухающие колебания без периодического воздействия извне, и на особый характер этих колебаний (названных впоследствии [[автоколебания]]ми){{sfn|Храмов|1983|с=239}}.

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 [[теория случайных процессов|теории случайных процессов]].

В 1878 году Рэлей ввёл в механику понятие о ''функции рассеяния'' ([[диссипативная функция|диссипативная функция Рэлея]]); данная величина характеризует скорость рассеяния механической энергии<ref>{{книга|автор=Гернет М. М.&nbsp;|заглавие=Курс теоретической механики. 5-е изд|место=М.|издательство=Высшая школа|год=1987|страниц=344}} — C. 307.</ref>.

Рэлей внёс значительный вклад в развитие [[теория упругости|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{{sfn|Боголюбов|1983|с=421}}. Для нахождения периода колебаний упругих систем он применил приближённый метод, основанный на использовании [[потенциальная энергия|потенциальной энергии]] упругой системы{{sfn|Моисеев|1961|с=369}}.

Крупным открытием Рэлея явилась{{sfn|Моисеев|1961|с=369}} его имеющая важное значение для [[сейсмология|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 [[дифракция|дифракции]], [[рассеяние света|рассеяния]] и [[поглощение излучения|поглощения]] волн, [[звуковое давление|давление звука]], исследовал волны конечной амплитуды{{sfn|Боголюбов|1983|с=421—422}}{{sfn|Храмов|1983|с=239}}.

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 [[теория колебаний|теории колебаний]].

Рэлей объяснил различие между [[групповая скорость|групповой]] и [[фазовая скорость|фазовой]] скоростям, установил соотношения между ними, получил формулу для групповой скорости ([[формула Рэлея]]){{sfn|Храмов|1983|с=239}}.

В [[1883 год]]у Рэлей опубликовал в журнале [[Nature (журнал)|Nature]] статью, посвящённую динамическому планированию морских птиц, которые для своего полёта используют разность скорости ветра на разных высотах.

В 1890 году Рэлей произвёл грубую оценку размеров молекул, используя метод масляных плёнок.

В опыте Рэлея использовалась капля оливкового масла, растекавшаяся по поверхности воды. Интересно, что [[липиды]] — молекулы жиров, в частности, масла — имеют [[Амфифильность|амфифильную]] структуру. Это означает, что одна из частей молекулы смачивается водой (т.е. её контакт с водой является энергетически выгодным), а другая — не смачивается. Молекулы масла имеют вид голов с двумя или тремя хвостами.

Растекание продолжается до тех пор, пока поверхность воды не останется покрытой всего лишь одним слоем молекул масла, направленных «головами вниз». В этом случае линейный размер молекул можно оценить как отношение объема исходной капли  к предельной площади масляной пленки . Здесь, конечно, неявно использовано предположение о том, что каждая молекула в жидкости занимает определенный удельный объем  ( — число молекул), не зависящий от формы, которую приняла жидкость. Хотя в случае мономолекулярного масляного слоя это предположение теряет физический смысл, оно применимо в широком диапазоне условий и, в частности, отражается в несжимаемости жидкости (т.е. независимости ее удельного объема от давления, температуры и формы), имеющей место с высокой точностью.

В опыте Рэлея использовалась капля объёмом 0,9 мм3 , которая была помещена в большой таз с водой и растеклась до пленки площадью 0,55м2.

Рэлей заложил основы теории молекулярного рассеяния света (в частности, ввёл понятие о так называемом [[рэлеевское рассеяние|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 год]]у он создал теорию [[Разрешение (оптика)|разрешающей способности]] оптических приборов на основе [[Критерий Рэлея|критерия Рэлея]]. В [[1900 год]]у Рэлей открыл закон распределения энергии излучения в спектре [[абсолютно чёрное тело|абсолютно чёрного тела]] в зависимости от температуры (см. [[Формула Релея — Джинса|Закон Рэлея — Джинса]]){{sfn|Храмов|1983|с=239}}. Эта работа имела большое значение для возникновения [[формула Планка|теории квантов]].
[[Файл:John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh. Photogravure after Wellcome V0004946.jpg|thumb|right|192px|Рэлей за работой.]]

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 году вместе с [[Рамзай, Уильям|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»){{sfn|Храмов|1983|с=239, 390}}.

С именем Рэлея связаны многие физические понятия, законы и приборы:
* [[волны Рэлея]];
* [[диск Рэлея]];
* [[интерферометр Рэлея]];
* [[закон намагничивания Рэлея]];
* [[дифференциальный манометр|манометр Рэлея]];
* [[распределение Рэлея]];
* [[критерий Рэлея]];
* [[рэлеевское рассеяние]];
* [[закон Рэлея — Джинса]].