Rayleigh, John William Strutt

ilustracija
RAYLEIGH, John William Strutt

Rayleigh [rẹi'li], John William Strutt [strʌt], engleski fizičar (Langford Grove, 12. XI. 1842Tarling Place, 30. VI. 1919). Godine 1861–65. studirao u Cambridgeu, gdje je 1879–84. radio kao asistent Henrya Cavendisha, a zatim je do 1895. bio tajnik Royal Society. Kako je bio iz bogate plemićke obitelji, privatno se bavio eksperimentima te teorijskom fizikom. Otkrio je i izdvojio argon iz atmosfere (1895), za što je 1904. dobio Nobelovu nagradu za fiziku. Od 1905. bio je predsjednik Royal Society, a od 1908. počasni rektor Sveučilišta u Cambridgeu.

Rayleighovo raspršenje raspršenje je elektromagnetskoga zračenja na česticama kojima je promjer manji od 1/10 valne duljine zračenja; jakost zračenja pod nekim kutom θ razmjerna je s 1 + cos²θ, a obrnuto razmjerna četvrtoj potenciji valne duljine λ:

I = I0(1 + cos²θ/2R²)(2π/λ)4 [(n² – 1)/(n² + 2)]²(d/2)6,

gdje je I0 jakost upadnog zračenja, I jakost raspršenoga zračenja, R međusobni razmak čestica, θ kut raspršenja, n indeks lomad promjer čestica. Po tom zakonu raspršuje se npr. svjetlost na molekulama zraka u atmosferi. Budući da Rayleighovo raspršenje obrnuto razmjerno ovisi o valnoj duljini na četvrtu (I ~ λ–4), svjetlost manjih valnih duljina (ljubičasta, 380 do 450 nm, i plava, 450 do 495 nm) više se raspršuje od svjetlosti većih valnih duljina (crvena, 620 do 750 nm). Nebo je plave boje jer plava Sunčeva svjetlost ne dolazi u ljudsko oko pravocrtno, nego se, nakon velikoga broja elastičnih sudara s molekulama zraka, pojavljuje sa svih strana neba. (→ nebesko plavetnilo; optika atmosfere)

Rayleigh-Jeansov zakon određuje količinu energije zračenja u intervalu valnih duljina λ i λ + dλ. Polazeći od pretpostavki klasične statističke mehanike, Rayleigh i Jeans Hopwood Jeans su na temelju klasične elektrodinamike, neovisno jedan o drugome, proračunali spektar što ga emitiraju užarena tijela. Po tom je zakonu dio izračene energije u intervalu valnih duljina između λ i λ + dλ:

dEλ = 2πck(T/λ4) dλ,

gdje je c brzina svjetlosti, k Boltzmannova konstanta, T apsolutna temperatura tijela koje zrači, a λ valna duljina emitiranoga zračenja. Eksperimentalno je dokazano da zakon vrijedi samo za velike valne duljine. – Povijesno je značenje Rayleigh-Jeansova zakona veliko, jer je njegovo neslaganje s eksperimentom upozorilo na neprikladnost klasičnih pojmova u tumačenju atomskih procesa, a to je pridonijelo stvaranju kvantne mehanike. (→ planck, max, planckov zakon)

Rayleighovi valovi (R-valovi), valovi kakvi se npr. pojavljuju na površini vode, tj. šire se tako da slijede površinu (površinski valovi). Čestice titraju longitudinalno i transverzalno, tj. eliptično na slobodnoj površini sredstva, u ravnini koju određuju pravac gibanja i okomica na površinu. Energija se dobro prenosi površinom, a prema unutrašnjosti se titranje brzo prigušuje. Na dubini jednakoj četvrtini valne duljine površinskoga vala jakost se smanjuje na polovicu vrijednosti koju ima na površini, a na dubini od jedne valne duljine titranje praktički prestaje. Brzina širenja valova približno je 90% brzine širenja transverzalnoga vala u istom sredstvu. U seizmologiji su to valovi površinskoga širenja potresa.

Rayleigh, John William Strutt. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 11.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=52016>.