John William Strutt Rayleigh - Définition et Explications

Lord Rayleigh ca 1893
Lord Rayleigh ca 1893

John William Strutt, troisième baron Rayleigh, plus connu sous son titre, Lord Rayleigh était un physicien anglais (Landford Grove (Essex), 12 novembre 1842 - Witham (Essex), 30 juin 1919).

Sa vie (La vie est le nom donné :)

John William Strutt, est né le 12 novembre 1842 près de Maldon dans l'Essex. Aux dires de ses compatriotes, c'est l'un des très rares nobles de haut rang ( Mathématiques En algèbre linéaire, le rang d'une famille de vecteurs est la dimension du sous-espace vectoriel engendré par cette famille. Le théorème du rang lie le rang et la dimension du noyau d'une...) à être devenu célèbre par des découvertes scientifiques.

Il fit des études de mathématiques au Trinity College à Cambridge, dont il sortit diplômé en 1865.

Après quelques voyages en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...) et aux États-Unis, il occupa un poste de chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines...) au Trinity College de 1866 à 1871.

En 1871, il se maria avec Evelyne Georgiana Mary Balfour, fille de James Maitland Balfour et de sa femme Blanche, elle-même fille du second Marquis de Salisbury. De ses trois fils, l'aîné devint professeur de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la nature ;...) à l'Imperial College of Science and Technology de Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville d'Angleterre et du Royaume-Uni. Fondée il y a plus de 2 000 ans par les Romains, la ville est aujourd'hui devenue un centre culturel,...).

À la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général,...) de son père en 1872, il prit sa succession et devint baron Rayleigh, troisième du titre, et consacra une partie importante de son temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) à la gestion du domaine. Afin de pouvoir se consacrer à la science, il abandonna cette responsabilité à son jeune frère en 1875.

En 1879, il accepta la place laissée vacante au Cavendish Laboratory de Cambridge par la disparition de Maxwell.

À partir de 1884, il poursuivit ses recherches en grande partie dans son domaine de Terling où il a installé un laboratoire.

Il fut " President of the Government Committee on Explosives " puis " Scientific Advisor to Trinity House " jusqu'à sa mort le 30 Juin 1919.

Son œuvre

Les premiers travaux de Lord Rayleigh consistent en l'approche mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les transformations. Les...) de l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) et des systèmes vibratoires, puis s'étendent à pratiquement toute la physique de l'époque : le son, les vibrations, la vision des couleurs, l'électrodynamique (L'électrodynamique est la discipline physique qui étudie et traite des actions dynamiques entre les courants électriques.), l'électromagnétisme (L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude des phénomènes électriques et magnétiques dans leur synthèse du champ électromagnétique : le champ...), la diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d'une onde par les points de l'objet....) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...), la mécanique des fluides (La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie les écoulements de fluides c'est-à-dire des liquides et des gaz lorsque ceux-ci subissent des forces ou des contraintes. Elle est...), la viscosité, la capillarité (La capillarité est l'étude des interfaces entre deux liquides non miscibles, entre un liquide et l'air ou entre un liquide et une surface. Elle est mise en œuvre lorsque les buvards aspirent l’encre, ou quand les éponges...), l'élasticité et la photographie.

Parmi ses premiers travaux, on note une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent...) de la résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se...) qui fit de lui une autorité en acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes ondulatoires...).

Son traité sur le son, écrit lors d'une croisière sur le Nil et enrichi de mises à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...), a longtemps eu valeur de référence.

En 1871, il fournit une explication de la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) en la reliant à la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...) de la lumière par les molécules d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire...).

Dans les années 1880, il contribue à la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) des unités fondamentales de l'électricité : l'ampère (Ampère peut désigner :), l'ohm et le volt.

En 1892, il détermine la masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du matériau appelée masse...) de l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote...). En 1894, il découvre l'argon (L’argon est un élément chimique, de symbole Ar et de numéro atomique 18.) avec sir William Ramsay.

Prix Nobel 1904

En 1892, Rayleigh réussit à déterminer les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) de certaines molécules par l'étude des couches minces. Examinant un rapport d'expérience de Cavendish daté de 1795, alors que lui-même étudiait la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est...) des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...), il découvre un nouveau constituant de l'air, l'argon, en collaboration avec Ramsay. Celui-ci reçoit pour cette découverte le prix Nobel de chimie (Le prix Nobel de chimie est décerné une fois l'an, depuis 1901, par l'Académie royale des sciences de Suède à un scientifique dont l'œuvre et les travaux ont rendu de grands services à l'humanité...) en 1904, tandis que Rayleigh reçoit le Prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il récompense des figures scientifiques...).

La loi de Rayleigh-Jeans

L'intérêt marqué de Rayleigh pour l'optique, comme pour tous les phénomènes ondulatoires en général, le conduit à des recherches en spectroscopie. Il établit avec le mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute personne faisant des mathématiques la base de son activité principale. Ce terme recouvre une large...) et astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) James Jeans, en utilisant pour cela la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un...) statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de données. Dans...), une loi théorique, connue sous le nom de loi de Rayleigh-Jeans, qui exprime la répartition de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) rayonnée par le corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel...) en fonction de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...), valable pour les grandes longueurs d'onde. En introduisant les quanta, Max Planck déterminera la loi générale quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) plus tard, en faisant la synthèse des travaux de Rayleigh et de Wien.

Un membre actif de la société scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.)

Rayleigh eut un rôle institutionnel important pour le développement de la science britannique en général, et de la physique en particulier.

Dès le congrès de 1882 de l'association britannique pour le progrès de la science ("the BA" - British Association for the Advancement of Science), il en préside la section mathématiques-physique.

Membre, dès 1876, de la Royal Society, il en devient le secrétaire de 1885 à 1896, puis le président. Pendant quinze ans, il est conseiller de Trinity House, organisme chargé de l'installation et de l'entretien d'installations côtières.

Il contribue grandement à la création du Laboratoire national de physique de Teddington dont il préside le conseil exécutif.

Il est aussi chancelier de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Cambridge.

Ouvrages

Ses écrits sont reconnus de très haute qualité rédactionnelle. Il a notamment laissé :

  • "Theory of Sound" (la théorie du son) en 2 volumes (1877-1878) réédité régulièrement,
  • "Scientific papers" regroupant un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de ses études en six volumes (de 1889 à 1920)
  • Plusieurs articles de l'Encyclopædia Britannica.

Distinctions

Titres

Parmi d'innombrables distinctions et titres honorifiques :

  • Lord Lieutenant of Essex de 1892 à 1901
  • 1896 to 1919 " Scientific Advisor to Trinity House ".
  • Order of Merit en 1902
  • Nommé Chancellor de l'Université de Cambridge en 1908.
  • Membre de la Royal Society secrétaire, puis président de 1905 à 1908.
  • Médailles Royal (1882), Copley (1899), et Rumford (1914, 1920) de la Royal Society.
  • Médaille Matteucci de la Société Italienne (Italienne est le nom communément utilisé pour le cordage servant a manœuvrer un enrouleur. Il s'enroule sur un tambour quand on déroule la voile, et on tire dessus pour enrouler la voile.) des Sciences (1894).
  • Faraday Lectureship de la Royal society of chemistry (La Royal Society of Chemistry est une société savante située au Royaume-Uni dont le but est "l'avancement des sciences chimiques". Cette organisation contribue à des...) (1895).
  • Médaille De Morgan de la London Mathematical Society en 1890
  • Prix Nobel de physique en 1904, pour ses travaux concernant La masse volumique des gaz de l'air et la découverte de l'argon.

Sa mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.)

Une unité d'intensité lumineuse, le rayleigh, a porté son nom, qui reste également attaché à l'onde sismique superficielle, l'onde de Rayleigh.

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