瑞利還有什么重大發現 瑞利對人類最大的貢獻是什么?

瑞利在科學史上距離牛愛麥等偉人有不少差距,也沒有劃時代的發現發明,但作為劍橋大學卡文迪許實驗室主任瑞利還有什么重大發現、諾獎獲得者,他還是有很多干貨的!我們以下列舉一些最有名的:

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一、瑞利散射
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天空為什么是藍色的?自古以來有很多解釋,比較有名的是大海的藍色映射到了天空 。這顯然不可信,內陸地區天空的藍色并不因為距離海洋太遠而比海岸邊少一點的 。
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到了瑞利這里,他發現由于介質中分子質點不停的熱運動,從而產生一種分子散射,這被叫做“瑞利散射” 。瑞利散射在光通過透明的固體和液體時都會發生,但以氣體最為顯著 。
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瑞利更是指出:瑞利散射光的強度和入射光波長λ的四次方成反比 。顯然,波長較短的藍光比波長較長的紅光更易產生瑞利散射 。人類終于知道藍天的奧秘了!
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二、瑞利波
瑞利還預言了“瑞利波”的存在,這個比較專業,原理是在地表和淺層,粒子運動是逆行的 。在地震中,“瑞利波”的摧毀力相當巨大,因此是地震學中的主要研究對象 。
三、瑞利金斯線
為了解釋黑體輻射,瑞利和金斯從經典物理學的能量均分定理,推導出了一個瑞利-金斯定律 。當這張圖畫到紙面上,發現它與實驗數據不相符,在高頻波段,能量會趨向無窮大,這被稱作“紫外災難” 。開爾文勛爵也指出:完美的物理大廈已經建成,除了兩朵小烏云,“紫外災難”就是其中之一 。
后來,普朗克用神奇的量子論解決了這個災難,量子力學誕生了!在這個過程中,瑞利的貢獻是通過自己的努力發現了問題在哪 。
四、發現新元素
以上都是前戲,瑞利獲得諾獎的貢獻乃是因為他發現了新元素 。關于這一點,我們在下面大書特書一下:
話說19世紀初,在蘇格蘭化學家湯姆遜主編的《哲學年鑒》上發表了一篇文章,出自一位年輕的英國化學家普勞特 。文章指出:各種氣體的密度精確地是氫氣密度的整數倍,他推測氫原子可能是各種元素的“元粒子” 。這被稱為“普勞特假說”,也被作為原子論的基礎之一 。瑞典大牛貝采尼烏斯舉出氯氣的例子,表示反對 。在當時,英國科學界相信“普勞特假說”,而歐洲大陸則拒絕接受 。
1879年,電磁學大師麥克斯韋去世,劍橋大學卡文迪許實驗室主任職位空缺,接替的是37歲的瑞利 。這個人非常嚴謹,非常重視定量研究 。他首先想,如果連“普勞特假說”都證實不了,那化學家們使用的原子量都不能說是準確的,定量分析還有什么意義呢?因此,他決定從稱量各種氣體的密度開始,驗證“普勞特假說” 。
【第二任卡文迪許實驗室主任:瑞利 ?!?br /> 瑞利先稱最輕的氣體:氫,然后是氧氣 。他通過加熱高錳酸鉀、氯酸鉀和電解水三種方法得到氧氣,互相驗證 。經過十年的測定,他宣布氫和氧的原子量之比實際上不是1:16,而是1:15.882,為“普勞特假說”提供了反例 。
接下來,他要去稱量氮氣的質量,那個時代的化學家都知道,空氣里除了氧氣和極微量的水蒸氣、二氧化碳,剩下的就是氮氣 。所以瑞利先讓空氣通過紅熱的鐵屑或者銅片,去除氧氣,再通過堿溶液,去除二氧化碳,最后通過濃硫酸,吸收水蒸氣 。瑞利稱量了剩下的氣體,密度為1.2572克/立方厘米,是氫氣的13.984倍 。

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