約翰·威廉·斯特拉特（John William Strutt），尊稱(chēng)瑞利男爵三世（Third Baron Rayleigh）（1842—1919年），英國物理學(xué)家。1904年，因“研究氣體密度，并從中發(fā)現氬”，瑞利被授予諾貝爾物理學(xué)獎。

雷利勛爵（Lord Rayleigh）本名約翰·威廉·斯特拉特，后因繼承了他祖父和父親的爵位，所以他在三十二歲的時(shí)候，就根據英國的習慣，稱(chēng)為雷利勛爵第三，科學(xué)界一般則簡(jiǎn)稱(chēng)他為雷利勛爵。 他是十九世紀后期到二十世紀初期英國最出名的一位物理學(xué)家，他既在實(shí)驗物理方面，又在理論物理方面，有過(guò)重大的貢獻。盡管他的主要貢獻是在經(jīng)典物理學(xué)方面，可是他晚年對于近代物理學(xué)，如量子論和相對論，都發(fā)表過(guò)重大意見(jiàn)。

1900年瑞利從統計物理學(xué)的角度提出一個(gè)關(guān)于熱輻射的公式，即后來(lái)所謂的瑞利-金斯公式，內容是說(shuō)在長(cháng)波區域，輻射的能量密度應正比于絕對溫度。這一結果與實(shí)驗符合得很好，為量子論的出現準備了條件。瑞利密切注意量子論和相對論的出現和發(fā)展。他對聲光相互作用、機械運動(dòng)模式、非線(xiàn)性振動(dòng)等項目的研究，對整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展都具有深遠影響。

人物生平

1842年11月12日出生于英國埃塞克斯郡莫爾登（Malden）的朗弗德林園。他的父親是第二世男爵約翰·詹姆斯·斯特拉特，母親叫克拉臘·伊麗莎白·拉圖哲，是理查德·維卡斯海軍上校的小女兒?。瑞利年幼時(shí)身體虛弱，他畢業(yè)于哈羅公學(xué)；

1861年進(jìn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院學(xué)習數學(xué)，先后于1865年和1868年獲得學(xué)士和碩士學(xué)位。

1871年瑞利與詹姆斯·梅特蘭·鮑爾弗（James Maitland Balfour）的女兒伊夫琳·鮑爾弗（Evelyn Balfour）結婚，兩人育有三個(gè)兒子。其中長(cháng)子后來(lái)成為帝國理工學(xué)院物理教授。

1873年，他的父親約翰·詹姆斯·斯特拉特，第二代瑞利男爵去世，他作為繼承人成為第三代瑞利男爵。同年當選為英國皇家學(xué)會(huì )院士。

1879年被劍橋大學(xué)任命，接替詹姆斯·克拉克·麥克斯韋擔任實(shí)驗物理教授及卡文迪許實(shí)驗室主任。

1884年，瑞利離開(kāi)劍橋，到自己在埃塞克斯郡的別墅繼續實(shí)驗研究。

1887年至1905年，他在英國皇家研究所擔任自然哲學(xué)教授。

1905年至1908年，擔任英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )長(cháng)。

1908年至1919年，任劍橋大學(xué)校長(cháng)。

1919年6月30日，瑞利在埃塞克斯郡威特姆去世。

瑞利把諾貝爾獎金捐贈給卡文迪什實(shí)驗室和劍橋大學(xué)圖書(shū)館。晚年還以很大興趣研究教育問(wèn)題。

博士導師 ：愛(ài)德華·約翰·勞思

博士學(xué)生： J·J·湯姆孫；喬治·佩吉特·湯姆孫；賈格迪什·錢(qián)德拉·博斯

科學(xué)成就

氬的發(fā)現

1882年，瑞利為了證實(shí)普勞特假說(shuō)，曾經(jīng)測過(guò)氫和氧的密度。經(jīng)過(guò)十年長(cháng)期的測定，他宣布氫和氧的原子量之比實(shí)際上不是1：16，而是1：15.882。他還測定了氮的密度，他發(fā)現從液態(tài)空氣中分餾出來(lái)的氮，跟從亞硝酸銨中分離出來(lái)的氮，密度有微小的但卻是不可忽略的偏差。

從液態(tài)空氣中分餾出來(lái)的氮，密度為1.2572 g/dm3，而用化學(xué)方法從亞硝酸銨直接得到的氮，密度卻為 1.2505 g/dm3。兩者數值相差千分之幾，在小數點(diǎn)后第三位不相同。

他認為，這一差異遠遠超出了實(shí)驗誤差范圍，一定有尚未查清的因素在起作用。為此他先后提出過(guò)幾種假說(shuō)來(lái)解釋造成這種不一致的原因。其中有一種是認為在大氣中的氮還含有一種同素異形體，就像氧和臭氧那樣，這種同素異形體混雜在大氣氮之中，而從化學(xué)方法所得應該就是純凈的氮。兩者密度之差說(shuō)明這種未知的成分具有更大的密度。于是，瑞利仿照臭氧的化學(xué)符號O3，稱(chēng)之為N3。

可是論文發(fā)表后沒(méi)有引起人們的普遍注意，只有化學(xué)家拉姆賽（W.Ramsay）表示有興趣和他合作進(jìn)一步研究這一問(wèn)題。拉姆賽重復了瑞利的實(shí)驗，宣布證實(shí)了瑞利的結果，肯定有N3的存在。兩位科學(xué)家在經(jīng)過(guò)嚴密的研究后，于1894年確定所謂的N3并不是氮的同素異形體，而是一種特殊的，從未觀(guān)察到的不活潑的單原子氣體，其原子量為39.95，在大氣中約含0.93%。他們取名為氬，其希臘文的原意是“不活潑”的意思。第一個(gè)惰性氣體就這樣被發(fā)現了。

瑞利長(cháng)期致力于氣體密度的研究，他在研究中發(fā)現從液態(tài)空氣中分餾出來(lái)的氮氣，跟從亞硝酸銨分解得到的氮氣，密度存在超過(guò)實(shí)驗誤差范圍的差異。后來(lái)他遇到威廉·拉姆齊，兩人決定合作查明這一問(wèn)題的原因。

1894年8月13日，瑞利與拉姆齊宣布他們發(fā)現一種新的氣體元素氬。之后，在瑞利的協(xié)助下，拉姆齊又相繼發(fā)現了幾種新的惰性氣體元素。

聲學(xué)理論

瑞利勛爵的最初研究工作主要是光學(xué)和振動(dòng)系統的數學(xué)研究，后來(lái)的研究幾乎涉及物理學(xué)的各個(gè)方面，如聲學(xué)、波的理論、彩色視覺(jué)、電動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)、光的散射、液體的流動(dòng)、流體動(dòng)力學(xué)、氣體的密度、粘滯性、毛細作用、彈性和照相術(shù)。

他的堅持不懈和精密的實(shí)驗導致建立了電阻標準、電流標準和電動(dòng)勢標準，后來(lái)的工作集中在電學(xué)和磁學(xué)問(wèn)題。

1877年—1878年期間，他的《聲學(xué)理論》分為兩卷出版。為了解釋“天空為什么呈現藍色”這個(gè)長(cháng)期令人不解的問(wèn)題，他導出了分子散射公式，這個(gè)公式被稱(chēng)為瑞利散射定律。在實(shí)驗方面，他進(jìn)行了光柵分辨率和衍射的研究，第一個(gè)對光學(xué)儀器的分辨率給出明確的定義；這項工作導致后來(lái)關(guān)于光譜儀的光學(xué)性質(zhì)等一系列基礎性的研究，對光譜學(xué)的發(fā)展起了重要作用。

瑞利原理

瑞利原理（Rayleigh principle），是用以計算振動(dòng)系統固有頻率的近似值，特別是最小固有頻率（即基頻）的上界的一個(gè)原理，是英國的瑞利于1873年提出的。它是振動(dòng)理論中的一些極值原理以及計算固有頻率和振型的瑞利－里茲法的理論基礎。

瑞利原理可表述為：當可能位移取某階固有振型時(shí)，瑞利商取駐值，且該值就是對應階固有角頻率的平方。特別地，當可能位移取對應于基頻的振型時(shí)，瑞利商取最小值，其值就是基頻的平方。

將瑞利原理應用于固有頻率和振型的近似計算，就得到著(zhù)名的瑞利－里茲法。它將可能位移表達成若干個(gè)給定的可能位移的線(xiàn)性組合，從而使瑞利商成為這個(gè)線(xiàn)性組合的系數的函數。利用瑞利商的駐值條件將問(wèn)題化為以這些系數為未知量的代數特征值問(wèn)題，而特征值就是固有頻率近似值的平方，它們可以很容易地求出。其中，最小特征值是基頻平方的偏大的近似值。再求出特征矢量就得到振型。

作為特殊情形，若可能位移只用一個(gè)給定函數近似表達，就得到瑞利法，用它計算基頻的上界非常簡(jiǎn)便有效。若可能位移和振型的差為一級小量，則用瑞利法求出的頻率的誤差為二級小量。

隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展，瑞利商和瑞利原理的應用遠遠超出了原來(lái)的范圍，它在許多物理和數學(xué)領(lǐng)域的理論分析和數值計算技術(shù)中起著(zhù)重要的作用。

瑞利散射

1871年，瑞利在經(jīng)過(guò)反復研究，反復計算的基礎上，提出了著(zhù)名的瑞利散射公式，當光線(xiàn)入射到不均勻的介質(zhì)中，如乳狀液、膠體溶液等，介質(zhì)就因折射率不均勻而產(chǎn)生散射光。瑞利研究表明，即使均勻介質(zhì)，由于介質(zhì)中分子質(zhì)點(diǎn)不停的熱運動(dòng)，破壞了分子間固定的位置關(guān)系，從而也產(chǎn)生一種分子散射，這就是瑞利散射。

瑞利經(jīng)過(guò)計算認為，分子散射光的強度與入射光的頻率（或波長(cháng)）有關(guān)，即四次冪的瑞利定律。

學(xué)術(shù)著(zhù)作

1905年以后發(fā)表的論文就有90篇，并且一直在修訂出版《聲學(xué)原理》。

在1877年—1878年期間，他的《聲學(xué)理論》分為兩卷出版。這部著(zhù)作至今不僅為研究機械振動(dòng)的聲學(xué)工作者當做經(jīng)典巨著(zhù)，而且也是對其他物理學(xué)者很有助益的參考文獻。

他還參與《大英百科全書(shū)》的編寫(xiě)。

獲獎?dòng)涗?/h2>

皇家獎?wù)拢?882年）

馬泰烏奇獎?wù)拢?894年）

科普利獎?wù)拢?899年）

1904年，因“研究氣體密度，并從中發(fā)現氬”，瑞利被授予諾貝爾物理學(xué)獎。

1920年，他被追授拉姆福德獎?wù)隆?/p>

后世紀念

火星和月球上有環(huán)形山以瑞利的名字命名。小行星22740也被命名為“瑞利星”。