Biographique Jean-William Strutt (1842-1919) ; Le prix Nobel de physique 1904
Jean-William Strutt, troisième baron Rayleigh, est né le 12 novembre 1842 à Langford Grove, Maldon, Essex, en tant que fils de John James Strutt, deuxième baron, et de sa femme Clara Elizabeth La Touche, fille aînée du capitaine Richard Vicars, RE Il était l’un des rares membres de la haute noblesse à s’être fait connaître en tant que scientifique exceptionnel.
Tout au long de son enfance et de sa jeunesse, il était de physique fragile; son éducation a été interrompue à plusieurs reprises par des problèmes de santé et ses perspectives d’atteindre la maturité semblaient précaires. Après un court séjour à Eton à l’âge de 10 ans, principalement passé au sanatorium de l’école, trois ans dans une école privée à Wimbledon et un autre court séjour à Harrow, il passe finalement quatre ans avec le révérend George Townsend Warner (1857) qui a pris des élèves à Torquay. 
Une grave crise de rhumatisme articulaire aigu en 1872 lui fait passer l’hiver en Égypte et en Grèce. Peu de temps après son retour, son père mourut (1873) et il succéda à la baronnie, s’installant au siège de la famille, Terling Place, à Witham, Essex. Il se voit alors contraint de consacrer une partie de son temps à la gestion de ses domaines (7000 acres). La combinaison de connaissances scientifiques générales et de perspicacité avec des connaissances acquises en agriculture a fait de sa pratique de la gestion immobilière à bien des égards en avance sur son temps. Néanmoins, en 1876, il laisse l’entière gestion de la terre à son jeune frère.
Dès lors, il pourra à nouveau se consacrer à plein temps à la science. En 1879, il fut nommé pour succéder à James Clerk Maxwell en tant que professeur de physique expérimentale et chef du laboratoire Cavendish à Cambridge. En 1884, il quitta Cambridge pour poursuivre ses travaux expérimentaux dans son siège de campagne à Terling, Essex, et de 1887 à 1905, il fut professeur de philosophie naturelle à la Royal Institution of Great Britain, successeur de Tyndall.
Les premières recherches de Lord Rayleigh étaient principalement mathématiques, concernant l’optique et les systèmes vibrants, mais ses travaux ultérieurs couvraient presque tout le domaine de la physique, couvrant le son, la théorie des ondes, la vision des couleurs, l’électrodynamique, l’électromagnétisme, la diffusion de la lumière, l’écoulement des liquides, l’hydrodynamique, la densité des gaz, de la viscosité, de la capillarité, de l’élasticité et de la photographie. Ses expériences patientes et délicates aboutirent à l’établissement des étalons de résistance, de courant et de force électromotrice ; et ses travaux ultérieurs se sont concentrés sur les problèmes électriques et magnétiques. Lord Rayleigh était un excellent instructeur et, sous sa supervision active, un système d’enseignement pratique de la physique expérimentale fut conçu à Cambridge, passant d’une classe de cinq ou six étudiants à une école supérieure de quelque soixante-dix physiciens expérimentaux. SonLa théorie du son a été publiée en deux volumes en 1877-1878, et ses autres études approfondies sont rapportées dans ses articles scientifiques – six volumes publiés en 1889-1920. Il a également contribué à l’ Encyclopaedia Britannica.
Lord Rayleigh, ancien chancelier de l’Université de Cambridge, était juge de paix et récipiendaire de diplômes honorifiques en sciences et en droit. Il était membre de la Royal Society (1873) et a servi comme secrétaire de 1885 à 1896, et comme président de 1905 à 1908. Il a été l’un des premiers récipiendaires de l’Ordre du mérite (1902), et en 1905, il a été nommé Privy Conseiller. Il a reçu les médailles Copley, Royal et Rumford de la Royal Society et le prix Nobel de 1904.
En 1871, il épousa Evelyn, sœur du futur premier ministre, le comte de Balfour, et fille de James Maitland Balfour et de sa femme Blanche, la fille du second marquis de Salisbury. Ils eurent trois fils, dont l’aîné allait devenir professeur de physique à l’Imperial College of Science and Technology de Londres.Lord Rayleigh est décédé le 30 juin 1919 à Witham, Essex.
Affiliation au moment de l’attribution : Royal Institution of Great Britain, Londres, Royaume-Uni
Motivation du prix : « pour ses recherches sur les densités des gaz les plus importants et pour sa découverte de l’argon dans le cadre de ces études »
Ses travaux : L’air qui nous entoure est composé de plusieurs gaz différents, principalement de l’azote gazeux et de l’oxygène. Lord Rayleigh a développé des méthodes pour étudier les propriétés physiques des gaz dans l’atmosphère. Lorsqu’il a comparé l’azote extrait de l’air avec l’azote extrait de composés chimiques, il a découvert que l’azote de l’air était plus lourd. Il a conclu que l’air devait contenir une autre substance auparavant inconnue. En 1894, avec William Ramsay, il réussit à extraire l’élément jusqu’alors inconnu, l’argon, sous forme pure et à analyser ses propriétés.
Lord Rayleigh et la découverte d’Argon : 13 août 1894
Lord Rayleigh était le titre porté par John William Strutt, 1842-1919, qui a succédé à la baronnie de Rayleigh en 1873. Il a été professeur de physique expérimentale à l’Université de Cambridge de 1879 à 1884, en tant que successeur de Maxwell, et a servi à partir de 1887 to1905 à la Royal Institution, Londres. Une grande partie de ses recherches a été effectuée dans son laboratoire privé à son domicile de Terling.
Son travail couvrait une grande partie de la physique. Parmi les éléments nommés en son honneur figurent la diffusion de Rayleigh, l’équation de Rayleigh-Jeans, le réfractomètre de Rayleigh et le critère de résolution de Rayleigh. Son livre en deux volumes The Theory of Sound, 1042 pages en tout, publié en 1877, était définitif à l’époque et est toujours imprimé. Il était parmi les physiciens les plus éminents de son époque. Ce qui lui a finalement valu le prix Nobel, c’est la découverte de l’argon. Comment cela s’est produit est l’une des histoires les plus remarquables dans les annales de la science.
En tant que physicien, Rayleigh avait tendance à être direct et décisif, avec un objectif clair en tête. Dans la découverte de l’argon, cependant, les choses étaient tout à fait le contraire. Ses expériences ne visaient pas le résultat final. Il a commencé par travailler pour tester l’hypothèse de Prout de 1815, selon laquelle les poids atomiques de nombreux éléments étaient des multiples entiers du poids atomique de l’hydrogène pris comme unité.
Les expériences inhabituellement difficiles sont décrites dans la biographie,Vie de John William Strutt, troisième baron Rayleigh , par son fils Robert John Strutt. Rayleigh a commencé par peser les gaz hydrogène et oxygène pour déterminer leurs densités. Un ballon de 2 litres a été vidé, pesé, puis pesé à nouveau après avoir été rempli de gaz. La flottabilité de l’air ambiant affectait le poids observé et, à son tour, était affectée par la température ambiante et la pression barométrique. Les expériences ont été réalisées par un assistant de confiance, étroitement supervisées par Rayleigh lui-même, et ont duré plusieurs années. Son résultat pour le rapport de la densité de l’oxygène à l’hydrogène était de 15,882, ce qui semblait à Rayleigh contredire le poids de 16 pour l’oxygène.
Pour compléter l’étude, il s’est ensuite tourné vers ce qui semblait être un problème plus facile, la pesée de l’azote. Le moyen le plus simple d’obtenir le gaz « pur » était d’éliminer les autres constituants alors connus de l’air, de l’oxygène, du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau, par des moyens chimiques. Son résultat était en bon accord avec une mesure publiée plusieurs années plus tôt. À ce stade, il a pris la décision qui a changé tout le cours de l’enquête. « Avec une prudence caractéristique, il a souhaité confirmer le résultat par une méthode différente de préparation du gaz. » Il a obtenu l’azote par des réactions chimiques d’ammoniac ou d’autres composés contenant de l’azote. Le résultat a été une surprise. Après deux ans de travail, il a dû conclure que l’azote d’origine chimique était toujours environ 0,5 % moins dense que celui obtenu à partir de l’air, bien au-delà de l’erreur expérimentale. Il était incapable de l’expliquer. Son premier rapport à ce sujet enNature , 46, 512 [1892], a commencé « Je suis très intrigué par certains résultats récents quant à la densité de l’azote, et je serais obligé si l’un de vos lecteurs pouvait offrir des suggestions quant à la cause. » Aucun n’était à venir.
Enfin, William Ramsay, un chimiste de l’University College de Londres, a appris les résultats de Rayleigh. Il a proposé que l’air puisse contenir un gaz lourd jusque-là inconnu qui n’a pas été éliminé par les méthodes chimiques utilisées pour éliminer les autres constituants. À cette époque, Rayleigh apprit une expérience du physicien Henry Cavendish en 1795 qui faisait allusion à un constituant inconnu de l’air. Cavendish avait mélangé de l’air avec de l’oxygène supplémentaire et fait passer des étincelles électriques d’un générateur électrostatique à travers le gaz, en contact avec une solution alcaline. Cela a éliminé l’azote et l’oxygène. Au terme d’une longue expérience, il restait une petite bulle de gaz. Il a suggéré que la bulle était un constituant gazeux non réactif de l’atmosphère. L’expérience n’a jamais été répétée et a été oubliée pendant près de cent ans. Rayleigh a répété l’expérience avec un équipement produisant une décharge électrique plus forte. Cela a fonctionné et environ un centimètre cube de gaz s’est accumulé. Il n’a pas montré la moindre trace du spectre de l’azote ni aucune réaction chimique.
Pendant ce temps, Ramsay a montré que le magnésium chauffé au rouge éliminait à la fois l’azote et l’oxygène de l’air. Il a accumulé suffisamment de gaz résiduel pour mesurer le spectre, la chaleur spécifique et d’autres propriétés. Rayleigh et Ramsay ont combiné leurs efforts et ont confirmé l’existence d’un nouveau constituant inerte et monoatomique de l’atmosphère. Lord Kelvin a appelé cela la plus grande découverte de l’année. Ils annoncèrent leur découverte lors de la réunion d’août 1894 de la British Association for Science. Ces réunions étaient similaires aux réunions de l’APS, avec de nombreuses contributions, toutes avec des résumés d’une centaine de mots environ. Le rapport de l’Association sur leurs recherches était curieusement bref pour une découverte aussi importante. Il lisait, dans son intégralité :
Lundi 13 août « 1. Une réunion conjointe avec la section A a eu lieu, au cours de laquelle Lord Rayleigh, Sec. RS, et le professeur W. Ramsay, FRS, ont donné un compte rendu préliminaire d’un nouveau constituant gazeux de l’air. »
Cette découverte rappelle l’épitaphe d’Alexander Pope pour Isaac Newton : « La nature et les lois de la nature étaient cachées dans la nuit : Dieu a dit : Que Newton soit ! et tout était lumière. L’argon et quatre autres gaz élémentaires étaient cachés à la vue de tous, dans chaque respiration. La physique diligente de Rayleigh et la chimie avisée de Ramsay ont tout mis en lumière.
Le nom « argon » a été proposé par HG Madan, du mot grec aergon signifiant « inerte » ou « paresseux ». C’est une contraction de deux mots, « a » et « ergon ». Le « a » est un préfixe niant le mot suivant, comme dans « apolitique » ou, en fait, « atome ». Le « ergon » est « l’énergie », comme dans le « erg » de la physique.
Rayleigh et Ramsay ont chacun reçu le prix Nobel en 1904, Rayleigh pour la physique et Ramsay pour la chimie.
John William Strutt (Lord Rayleigh) [1842-1919]
Lord Raleigh ( John Strutt ) était un scientifique anglais qui a travaillé sur la théorie des ondes. Il est devenu professeur Cavendish de physique à Cambridge et a reçu le prix Nobel pour la découverte du gaz Argon.
Le père de John William Strutt ( né vers 1797 à Harley Street, Londres ) était le deuxième baron Rayleigh de Terling Place, Witham, dans le comté d’Essex. Sa mère était Clara Elizabeth Latouche Vicaires ( née à Port Louis, Maurice vers 1825) . John William Strutt avait des frères et sœurs plus jeunes, Clara ( née vers 1845) , Richard ( né vers 1848) , Charles ( né vers 1850) et Edward ( né vers 1855). C’était certainement une famille qui s’intéressait peu à la science car ils étaient pour la plupart des propriétaires terriens ayant des intérêts à la campagne. Une exception était Robert Boyle , qui était un parent éloigné. Disons au début de cet article que nous désignerons Strutt comme Rayleigh tout au long de cet article bien qu’il n’ait obtenu le titre qu’à l’âge de 30 ans.
En tant que garçon, Rayleigh souffrait d’une mauvaise santé et sa scolarité à la fois à Eton et à Harrow a été interrompue. Il a dû quitter les deux écoles après une courte période en raison de problèmes de santé. Quatre années passées au pensionnat du révérend Warner ont préparé Rayleigh pour l’université et à ce stade, il a commencé à montrer des signes de capacité mathématique. Au cours de ces quatre années, il a eu un tuteur privé, mais dans l’ensemble, il a montré peu de signes d’être autre chose qu’un enfant moyen de capacité moyenne.
Il entre au Trinity College de Cambridge en octobre 1861 où il passe le Tripos mathématique. Son entraîneur à Cambridge était Edward Routh qui, en plus d’être le plus célèbre des entraîneurs de Cambridge à cette époque ( peut-être de tous les temps ), était lui-même un très bon mathématicien appliqué apportant d’importantes contributions à la dynamique. Il ne fait aucun doute que les bases en techniques mathématiques que Rayleigh avait de Routh ont été un facteur important dans sa carrière scientifique exceptionnelle. Ce n’était pas seulement les mathématiques qu’il apprenait qui était important pour lui, car en plus il a appris de Routh comment trouver les méthodes mathématiques les plus appropriées pour résoudre chaque problème.
Il y avait une autre influence importante sur Rayleigh pendant ses années de premier cycle à Cambridge, à savoir celle de Stokes qui était le professeur lucasien de mathématiques à l’époque. Stokes a inspiré Rayleigh avec ses conférences qui combinaient théorie et pratique d’une manière nouvelle avec de nombreuses expériences physiques réalisées pendant les conférences. Les étudiants n’avaient pas l’occasion d’entreprendre eux-mêmes des expériences de physique, donc voir Stokes effectuer des expériences dans son cours sur la lumière était la seule exposition de Rayleigh au côté expérimental de la science. Rayleigh lui-même a parlé plus tard de l’importance du rôle que Stokes avait joué dans son développement en tant que scientifique. Cependant , Stokes ne semble pas avoir directement encouragé Rayleigh à entreprendre une carrière scientifique.
Si Rayleigh avait été un élève moyen, il était loin d’être un élève moyen. Il a reçu une bourse d’astronomie en 1864, puis aux examens Tripos de 1865, il fut Senior Wrangler ( le meilleur élève de première classe ) et la même année, il fut le premier prix Smith. Il faut comprendre que Rayleigh était maintenant confronté à une décision difficile. Pour quelqu’un dans sa position, sachant qu’il succéderait à un titre et deviendrait le troisième baron Rayleigh, entreprendre une carrière scientifique n’était pas vraiment acceptable, et certainement divers membres de sa famille ressentaient exactement cela. À cette époque, cependant, Rayleigh était déterminé à consacrer sa vie à la science, il était donc certain dans son esprit que ses obligations sociales ne devaient pas lui faire obstacle.
Son premier article a été inspiré par la lecture de 1865 de Maxwell article sur la théorie électromagnétique. C’est en lisant largement la littérature scientifique actuelle que Rayleigh a essayé de déterminer quels étaient les problèmes importants sur lesquels il devrait entreprendre des recherches. L’autre scientifique dont il a étudié les travaux en profondeur était Helmholtz , en lisant en particulier les résultats de Helmholtz de 1860 sur le résonateur acoustique. En 1866, Rayleigh a été élu membre du Trinity College de Cambridge, et il était sur le point de faire sa marque dans le domaine scientifique.
Yesterday in 1895 Rayleigh and Ramsay announced their discovery of #argon, after observing that nitrogen isolated from air is 0.5% denser than nitrogen prepared chemically. https://t.co/HQny8cZBnl Their paper is fantastic. My 1.5 L sample is from back when argon was a rare gas. pic.twitter.com/KoKGg70hX9
— AngusAlchemist (@AlchemistAngus) February 1, 2023
Le plan d’action habituel pour les jeunes hommes britanniques de statut social à cette époque était de faire une tournée européenne – le grand tour comme on l’appelait. Rayleigh, étonnamment, a fait une tournée très différente, et pour l’époque inhabituelle, car il est parti en voyage aux États-Unis. L’un des avantages de la position sociale privilégiée de Rayleigh était qu’il n’avait pas besoin d’un poste universitaire pour gagner sa vie. À son retour des États-Unis, il acheta plutôt du matériel pour entreprendre des expériences scientifiques et l’installa sur le domaine familial de Terling. Il fit des expériences sur le galvanomètre et présenta ses résultats à la réunion de la British Association à Norwich en 1868 .
Peu de temps après son retour de son voyage sur le Nil, le père de Rayleigh mourut et Strutt, comme il l’avait été jusqu’alors, réussit à devenir le troisième baron Rayleigh. Il a continué à travailler à Terling où il a maintenant élu domicile. Le laboratoire qu’il y avait installé en était un où il fit des découvertes impressionnantes mais il ne faut pas croire que c’était parce que le riche Rayleigh était capable d’avoir un meilleur équipement que n’importe qui d’autre. Au contraire, il a obtenu des résultats expérimentaux impressionnants avec du matériel bon marché. Rayleigh a toujours été du genre à économiser et à se contenter d’un équipement peu sophistiqué. De plus, il n’était pas aussi bien loti qu’on aurait pu s’y attendre, pour le 1870C’était une période de problèmes économiques pour l’agriculture en Angleterre et, par conséquent, son revenu était bien inférieur à ce qui aurait pu être le cas autrement.
De 1879 à 1884 , Rayleigh fut le deuxième professeur Cavendish de physique expérimentale à Cambridge. Le laboratoire avait été ouvert cinq ans plus tôt et Maxwell avait été le premier professeur Cavendish. Du côté académique, Rayleigh était un choix évident pour succéder à Maxwell, mais à d’autres moments, il aurait pu se contenter de travailler chez Terling. La dépression agricole a cependant fait basculer la balance rendant les revenus du poste attractifs. Il n’y avait aucune suggestion, cependant, que Rayleigh était juste là pour l’argent. Au contraire, il a pris ses fonctions très au sérieux en apportant des améliorations très substantielles à l’enseignement de la physique à Cambridge. Heathcote, écrit : – C’est à lui qu’incombe la tâche d’organiser le laboratoire en centre d’enseignement et de recherche, tâche qu’il accomplit avec un succès remarquable.
Nous avons mentionné plus haut le manque de physique expérimentale lorsque Rayleigh lui-même était étudiant et, bien que des changements aient été apportés, il restait encore beaucoup à faire. Avec la même énergie avec laquelle il abordait tout, Rayleigh développa des cours de laboratoire sur la chaleur, l’électricité et le magnétisme, les propriétés de la matière, l’optique et l’acoustique.
L’un des travaux expérimentaux importants qu’il a menés pendant son mandat de professeur à Cavendish était une normalisation de l’ohm. Maxwell et Crystal avait effectué des expériences à Cambridge plus tôt et l’appareil était toujours disponible pour Rayleigh. Cependant, l’ancien équipement ne s’est pas avéré assez bon pour permettre à Rayleigh d’obtenir la précision dont il avait besoin et il a donc fait construire un nouvel appareil. Dans son discours présidentiel à la British Association à Montréal en 1884 , il explique les résultats. Il a introduit le sujet en disant: -Au cours des dernières années, on s’est beaucoup intéressé à la réduction à une norme absolue des mesures de la force électromotrice, du courant, de la résistance, etc., et à cette fin de nombreuses recherches laborieuses ont été entreprises. Le sujet en est un qui a retenu une bonne partie de mon attention…
Puis, en 1884, il démissionna de sa chaire à Cambridge pour reprendre ses recherches sur son propre domaine à Terling. Sa situation financière s’était améliorée et ce qu’il aimait, c’était la recherche scientifique, sans les responsabilités chronophages d’un poste universitaire. De nombreux collègues ont essayé de le faire reconsidérer son action et continuer à occuper le fauteuil, mais Rayleigh savait exactement ce qu’il attendait de la vie. Ce n’était pas une existence scientifique solitaire pour lui à Terling puisqu’il faisait de fréquents séjours à Londres où il avait des fonctions à remplir pour de nombreuses sociétés savantes et scientifiques. Examinons brièvement certaines de ses activités dans ce domaine.
Rayleigh avait été élu membre de la Royal Society en 1873. Il a reçu la médaille royale de la Société en 1882 et est devenu secrétaire de la Société en 1885 , recevant la médaille Copley de la Société en 1899 . Il a donné la conférence Bakerian de la Société en 1902 et il a été élu président de la Société en 1905 , occupant le poste jusqu’en 1908 . Rayleigh a été président de la London Mathematical Society de 1876 à 1878 et il a reçu la médaille De Morgan de la société en 1890 . Il avait également des liens avec la Royal Institution, y devenant professeur de philosophie naturelle en 1887.. Il est devenu chancelier de l’ Université de Cambridge en 1908 .
D’ autres activités qui méritent d’ être mentionnées impliquent le travail qu’il a mis en aidant à établir le National Physical Laboratory qui a été mis en place à Teddington dans le Middlesex en 1900 . Il est nommé conseiller scientifique de Trinity House, l’association des marins anglais, en 1896 . Connecté à la scène politique par l’intermédiaire de sa femme, il s’est beaucoup impliqué dans des rôles consultatifs tels que siéger à un comité sur l’aéronautique.
De toute évidence, ce niveau d’activité signifiait qu’il ne manquait pas de contacts avec ses collègues scientifiques et qu’il correspondait également avec de nombreux scientifiques de premier plan. Nous devrions maintenant examiner brièvement certains des travaux scientifiques qu’il entreprit. Mais d’abord, notons que[ 7 ] contient une liste complète des publications de Rayleigh et remarquablement il y a 446 articles dans la liste. Ils couvrent une gamme incroyable de sujets en mathématiques appliquées et en physique. Parmi les publications consacrées aux mathématiques, plutôt qu’à leurs applications, figurent des articles sur les fonctions de Bessel , la relation entre les fonctions de Laplace et les fonctions de Bessel , et les fonctions de Legendre . Outre les sujets plus habituels de mathématiques appliquées et de physique dont nous parlons un peu plus bas, il écrivit sur des sujets plus insolites tels que Les insectes et la couleur des fleurs (1874) , Sur le vol irrégulier d’une balle de tennis (1877), L’envol des oiseaux (1883) , Le vol à la voile de l’albatros (1889) , et Le problème de la galerie des chuchotements (1910) .
Nous avons évoqué plus haut ses travaux sur les phénomènes électromagnétiques, son grand traité sur le son, la détermination de l’ohm, et son important article sur la diffusion de la lumière qui expliquait pourquoi le ciel est bleu. En plus :-… il a appliqué la théorie ondulatoire de la lumière à l’étude mathématique du pouvoir de résolution des prismes et des réseaux de diffraction ; ainsi, il a montré que le pouvoir de résolution d’un réseau est déterminé par le nombre total de lignes dans le réseau multiplié par l’ordre du spectre, et non par la proximité des lignes. … En 1887, il publie un article dans lequel il suggère la méthode de reproduction des couleurs par la photographie adoptée plus tard en principe par Lippmann.
Rayleigh est peut – être le plus célèbre pour sa découverte du gaz inerte argon en 1895 , travail qui lui a valu un prix Nobel en 1904 . Dans son allocution à l’occasion de la réception du prix Nobel, Rayleigh a expliqué comment il a fait sa célèbre découverte :-Le sujet des densités de gaz occupe une grande partie de mon attention depuis plus de 20années. … Tournant mon attention vers l’azote, j’ai fait une série de déterminations … L’air bouillonnant à travers l’ammoniac liquide est passé à travers un tube contenant du cuivre à une chaleur rouge où l’oxygène de l’air est consommé par l’hydrogène de l’ammoniac, le l’excès d’ammoniac étant ensuite éliminé avec de l’acide sulfurique. … Ayant obtenu une série d’observations concordantes sur le gaz ainsi préparé, j’étais d’abord disposé à considérer le travail sur l’azote comme terminé. … Par la suite, cependant, … je me suis rabattu sur le procédé plus orthodoxe selon lequel, l’ammoniac étant supprimé, l’air passe directement sur du cuivre chauffé au rouge. Encore une fois, un bon accord avec lui-même en a résulté, mais à ma surprise et à mon dégoût, les densités des deux méthodes différaient d’un millième – une différence petite en soi mais entièrement au-delà des erreurs expérimentales. … C’est une bonne règle dans le travail expérimental de chercher à amplifier une divergence lorsqu’elle apparaît pour la première fois plutôt que de suivre l’instinct naturel d’essayer de s’en débarrasser. Quelle était la différence entre les deux types d’azote? 
L’un était entièrement dérivé de l’air; l’autre partiellement, dans la mesure d’environ un cinquième, de l’ammoniac. La voie la plus prometteuse pour amplifier l’écart semblait être la substitution de l’oxygène à l’air dans la méthode à l’ammoniac, de sorte que tout l’azote devait dans ce cas provenir de l’ammoniac. Le succès a été immédiatement atteint, l’azote de l’ammoniac étant maintenant l’autre partiellement, dans la mesure d’environ un cinquième, de l’ammoniac. La voie la plus prometteuse pour amplifier l’écart semblait être la substitution de l’oxygène à l’air dans la méthode à l’ammoniac, de sorte que tout l’azote devait dans ce cas provenir de l’ammoniac. Le succès a été immédiatement atteint, l’azote de l’ammoniac étant maintenant l’autre partiellement, dans la mesure d’environ un cinquième, de l’ammoniac. La voie la plus prometteuse pour amplifier l’écart semblait être la substitution de l’oxygène à l’air dans la méthode à l’ammoniac, de sorte que tout l’azote devait dans ce cas provenir de l’ammoniac. Le succès a été immédiatement atteint, l’azote de l’ammoniac étant maintenant 1/200 partie plus légère que celle de l’air. … Parmi les explications qui se sont suggérées figurent la présence d’un gaz plus lourd que l’azote dans l’air…
Rayleigh avait bien sûr raison et réussit, avec beaucoup de difficulté, à isoler le gaz. Puisqu’il refusait de faire des combinaisons chimiques, on l’appelait argon du mot grec pour inactif.
En 1879, Rayleigh a écrit un article sur les ondes progressives, cette théorie s’est maintenant développée dans la théorie des solitons. La préface explique pourquoi la théorie des ondes de Rayleigh, introduite par lui en 1885 dans un article des Actes de la London Mathematical Society , s’est avérée si importante :
Il n’y a pas de respect pour le simple âge en science ou en technologie. Pourtant, le centenaire de la découverte, par le troisième Lord Rayleigh, que les ondes élastiques peuvent être guidées par une surface, est mémorable pour les contradictions qu’elle englobe : l’évaluation par Rayleigh de son article classique de 1885 comme un développement mathématique plutôt mineur avec une valeur potentielle seulement en sismologie d’une part ; d’autre part la redécouverte du sujet dans un tout autre domaine – celui du traitement électronique du signal – qui a conduit à son essor fulgurant ces vingt dernières années.
En fait, dans son article de 1885 sur les ondes propagées le long de la surface plane d’un solide élastique, Rayleigh écrit : – On se propose d’étudier le comportement des ondes sur la surface plane d’un solide élastique isotrope homogène infini, leur caractère étant tel que la perturbation est confinée à une région superficielle, d’épaisseur comparable à la longueur d’onde. …. Il n’est pas improbable que les ondes de surface étudiées ici jouent un rôle important dans les tremblements de terre et dans la collision des solides élastiques. Divergeant en deux dimensions seulement, ils doivent acquérir à grande distance de la source une prépondérance sans cesse croissante.
Rott examine les contributions de Rayleigh à l’hydrodynamique, en particulier à la similarité hydrodynamique :- [ Il y avait ] deux domaines de la mécanique des fluides dans lesquels Lord Rayleigh a fait un usage explicite de la similarité hydrodynamique : la théorie de la traînée aérodynamique et le traitement des tonalités éoliennes. [ Il y avait un ] grand impact des idées de Rayleigh sur le développement de la théorie de la similarité hydrodynamique et des applications au cours de sa vie et au-delà.
Bien sûr, Rayleigh a reçu de nombreuses distinctions pour son travail scientifique. En 1902 , lors du couronnement du roi Édouard VII, il reçoit l’Ordre du mérite. En plus du prix Nobel, il a reçu treize diplômes honorifiques, cinq distinctions gouvernementales et le titre de membre honoraire de cinq sociétés savantes du monde entier.
Rayleigh était un homme modeste et généreux. Il a fait don du produit de son prix Nobel à l’Université de Cambridge pour construire une extension des laboratoires Cavendish. En recevant l’Ordre du mérite en 1902 , il a déclaré: -… le seul mérite dont je sois personnellement conscient était celui de m’être plu par mes études, et les résultats qui peuvent être dus à mes recherches étaient dus au fait que cela m’a été un plaisir de devenir physicien.
Il y a un autre aspect des intérêts de Rayleigh qui sont mentionnés, à savoir son intérêt pour la recherche psychique. Il était président de la Society for Psychical Research et dans son adresse à cette Society:-… il a rappelé certaines expériences de suggestion hyptonique auxquelles il a participé à Cambridge dans les années soixante du siècle dernier, et qui l’ont convaincu de la possibilité d’influencer les esprits réticents par la suggestion. Plus tard, il s’est intéressé aux actions de Home et d’autres soi-disant médiums, et bien qu’il ait déclaré que les résultats étaient dans l’ensemble décevants, il a trouvé certains des incidents difficiles à expliquer.
Nous terminons cette brève biographie de Rayleigh en citant son discours présidentiel à la British Association à Montréal en 1884 :-Sans empiéter sur les terrains propres au théologien et au philosophe, le domaine des sciences naturelles est sûrement assez vaste pour satisfaire l’ambition la plus folle de ses dévots. Dans d’autres domaines de la vie et des intérêts humains, le véritable progrès est plutôt un article de foi qu’une croyance rationnelle ; mais en science un mouvement rétrograde est, de par la nature du cas, presque impossible. L’accroissement des connaissances s’accompagne d’un pouvoir croissant, et si grands que soient les triomphes du siècle actuel, nous pouvons bien croire qu’ils ne sont qu’un avant-goût de ce que la découverte et l’invention réservent encore à l’humanité. … Le travail peut être dur et la discipline sévère; mais l’intérêt ne manque jamais, et grand est le privilège de l’accomplissement.
John William Strutt, troisième baron Rayleigh était un physicien anglais, 3e baron de Rayleigh (de Terling Place) qui a fait des découvertes fondamentales dans les domaines de l’acoustique et de l’optique qui sont à la base de la théorie de la propagation des ondes dans les fluides. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1904 pour ses recherches sur les densités des gaz les plus importants et son isolement réussi de l’argon, un gaz atmosphérique inerte.
https://www.aps.org/publications/apsnews/201308/physicshistory.cfm
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1904/strutt/facts/