RAYLEIGH, John William Strutt, Lord (1842-1919)
İngiliz fizik bilgini. Ramsay ile birlikte argon elementini bulmuş, klasik fiziğin bütün alanlarına önemli katkıları olmuştur.
John William Strutt 12 Kasım 1842’de Essex bölgesinde, Witham yakınlarındaki Terling Place’de doğdu, 30 Haziran 1919’da aynı yerde öldü. Essex’li büyük toprak sahibi II. Rayleigh baronunun en büyük oğluydu. 1873’te babasının ölümü üzerine III.Rayleigh baronu olduktan sonra Lord Rayleigh adıyla anılmaya başladı. Çocukluğunda sağlığı bozuk olduğu için düzenli bir öğrenim göremeyen Rayleigh, dört yıllık bir özel eğitimden sonra, 1861’de Cambridge Üniversitesindeki Trinity College’a girdi. 1865’te matematik sınavlarını üstün başarıyla verip, okulunu sınıf birincisi olarak bitirdi. Üç yıl sonra babasının Terling Place’teki malikânesinde özel bir fizik laboratuvarı kurarak, yaşamının geri kalan elli bir yıl boyunca bilimsel çalışmalarını burada yürüttü.
1871’de, tanınmış devlet adamı A.J.Balfour’un kızkardeşi Evelyn Balfour ile evlenen Rayleigh, aynı yıl ağır bir ateşli romatizma hastalığı geçirdi. Ertesi yıl eşiyle birlikte dinlenmek amacıyla gittiği Mısır’da ünlü yapıtı The Theory of Sound (“Ses Kuramı”) üstünde çalışmaya başladı. 1873’te İngiltere’ye dönüp, babasından baronluk unvanını devraldı, Terling Place’teki laboratuvannı genişletti ve aynı yıl Royal Society üyeliğine seçildi. 1877’de The Theory of Sound’un birinci cildi, bir yıl sonra da ikinci cildi yayımlandı. 1879’da Cambridge Üniversitesi’nde Maxwell’in ölümüyle boşalan Cavendish Kürsüsü profesörlüğüne atanan ve bu görevde kaldığı beş yıl boyunca elektromotor kuvvet, elektrik akımı ve direnç birimlerinin standart tanımlarının yapılmasına öncülük eden Rayleigh, 1884’te Cambridge’ten ayrılarak kendi laboratuvanna çekildi. Ertesi yıl Royal Society’nin sekreterliğine, 1887’de de Londra’daki Royal Institu-tion’da fizik profesörlüğüne getirildi. 1905’e değin yürüttüğü bu görev, yılın yalnız birkaç ayında Londra’da bulunmasını gerektirdiğinden araştırmalarını gene Terling Place’te sürdürüyordu.
Önceleri birbirlerinden bağımsız, daha sonra ortak çalışmaları sonucunda Ramsay ile birlikte argon gazını keşfeden Rayleigh’e 1904 Nobel Fizik Ödülü, Ramsay’e da aynı yılın Kimya Ödülü verildi. 1905’ten 1908’e değin Royal Society’nin başkanlığını, 1908’den ölümüne değin de Cambridge Üniversitesi’nin rektörlüğünü yürüten ve son günlerine değin çalışma gücünü yitirmeyen Rayleigh’in yaşamı boyunca yayımladığı makalelerin sayısı 430’u bulur. 13 üniversiteden onursal doktor unvanı almış, 50’nin üstünde bilim kuruluşunun üyeliğine seçilmiş ya da özel ödülüyle ödüllendirilmiştir. Yaşamının son yıllarında, O.J.Lodge ve W .James gibi ölülerle iletişim kurulabileceğine inanmış, bu yönde çalışmalara yönelmiştir.
Işığın saçılımı yasası
Rayleigh, optik, akustik, elektrik, akışkanlar mekaniği gibi fiziğin değişik alanlarında deneysel ve kuramsal araştırmalar yapmış çok yönlü bir bilim adamıdır. Her türden dalga hareketinin incelenmesi ve açıklanmasına duyduğu özel ilgi nedeniyle, fiziğe ilk önemli katkısı, ışığın küçük parçacıklar tarafından saçılıma uğratılarak her yöne doğru, düzensiz bir biçimde yansıtılmasına ilişkin yasadır. 1871’de yayımladığı, bugün onun adıyla anılan bu yasa, bir elektromanyetik ışınımın, dalgaboyuna oranla çok küçük parçacıklar tarafından saçılmamın dalgaboyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılı olacağını öngörür. Gökyüzünün renginin neden mavi olduğu da ilk kez bu yasa yardımıyla açıklanabilmiştir. Güneş ışığının hava molekülleri ve koloidal toz> parçacıkları tarafından saçılımında, Rayleigh yasası uyarınca, dalgaboyu kısa olan mavi ışık çok daha fazla saçılarak öbür renklere baskın duruma geleceğinden, gökyüzünün rengi de Güneş’ten başka yöne bakıldığında mavi olacaktır. Rayleigh’in 1900’de yayımladığı siyah cisim ışımasına ilişkin yasanın yalnızca uzun dalgaboylu ışınımlar için geçerli olduğu deneysel olarak gösterilmişti. Yalnızca kısa dalgaboylu ışınımlar için geçerli olduğu anlaşılan Wien yasası ile Rayleigh yasasını birlikte ele alıp, bütün dalgaboylan için geçerli olan ışıma yasasım bulmak ve buradan kuvantum kuramına ulaşmak ise Planck’ın başarısı olacaktır.
Optik ve akustik alanındaki çalışmaları
Deprem dalgaları üzerinde de araştırmalar yapan Rayleigh, sonradan kendi adıyla anılacak olan yüzeysel deprem dalgalarının varlığını kuramsal olarak gösterdi. 1877-1878 yıllarında yayımladığı The Theory of Sound adlı kitabıyla da çağdaş akustik bilimini başlatan fizikçi oldu. Bu kitapta Rayleigh, sesin üretilmesi, yayılması ve alınmasıyla ilgili tüm konuları, deneysel bulguları da içerecek biçimde, kuramsal olarak ve ayrıntılarıyla verir. Yeni baskılarıyla güncelleştirilen bu kitap günümüzde de geçerliğini koruyan klasik bir başyapıt niteliğindedir.
Rayleigh’in optik alanındaki çalışmalan, 1896’da, gazlann ve sıvıların kınlma indislerinin ölçümünde bugün bile kullanılan “Rayleigh girişindi kirilim ölçer” aygıtını geliştirmesiyle ve 1879’da, optik aygıtlannın ayırma gücüne ilişkin koşulları kesin bir biçimde belirlemesiyle sonuçlanmıştır. Moleküllerin boyutlarını yaklaşık olarak belirlemeye yarayan çok yalın bir yöntemi 1890’da Röntgen ile hemen hemen aynı zamanda öneren de Rayleigh olmuştur. Bu yöntemde,
su yüzeyine damlatılan bir yağ damlasının tek molekül kalınlığında bir tabaka oluşturacağı varsayımından yola çıkılıyor ve yağ damlasının hacmi, su yüzeyinde oluşan yağ lekesinin alanına bölünerek molekül boyutu için yaklaşık bir değer elde edilebiliyordu.
Argon gazının keşfi
Rayleigh’in bilime en büyük katkısı, argon gazının keşfidir. 1815’te \V.Prout’un ortaya attığı ve bütün elementlerin atom ağırlığının hidrojenin atom ağırlığının katları biçiminde arttığını öne süren varsayımını sınamak amacıyla çeşitli gazlann yoğunluklarını duyarlı olarak saptamaya girişen Rayleigh, havadan elde ettiği azot ile kimyasal bir bileşikten, örneğin amonyaktan elde ettiği azotun yoğunlukları arasında çok küçük bir fark olduğunu gözlemledi. Amonyaktan elde edilen azotun yoğunluğu, havadan elde edilene oranla yüzde yarım düzeyinde daha azdı. 1892’de Nature dergisinde yayımladığı kısa bir notta Rayleigh bu soruna dikkati çekiyor ve sorunun çözümüne yönelik öneriler beklediğini bildiriyordu. Bu notu okuyarak konuya ilgi duyan W. Ramsay de aynı yönde çalışmalara başladı. Rayleigh ve Ramsay’ın birbirlerinden bağımsız olarak üç yıl boyunca sürdürdükleri çalışmalar sonunda, atmosferde o güne değin bilinmeyen yeni bir gazın varlığı ortaya çıkarıldı. Bu buluşlarını 1895’te, ortak imzalı bir makalede açıklayan Rayleigh ve Ramsay, yeni gaza Yunanca’da “eylemsiz” anlamına gelen “argon” adını verdiler. Argonun bulunuşu kimyacılar arasında başlangıçta kuşkuyla karşılandı. Atmosferde bile bulunan böylesine yaygın bir elementin varlığının bunca uzun süredir farkına varılmamış olması gerçekten şaşırtıcıydı. Bunun, argonun başka elementlerle kimyasal tepkimelere girme eğiliminde olmamasından kaynaklandığı hemen anlaşıldı. 1898’de kripton, neon ve ksenon elementlerinin, iki yıl sonra da radonun bulunmasıyla Mendeleyev tablosuna eklenmesi gereken ve “0 grubu” olarak adlandırılan soy gazlar grubunun öteki üyeleri de belirlenmiş oluyordu.
Rayleigh klasik fizikçiler kuşağının son büyük temsilcisiydi. Kuramsal fiziğin birçok konusuna matematiği büyük bir yetkinlik ve ustalıkla uygulayabilmiş, deneysel fizikte de özellikle yalın yöntemler ve aygıtlarla karmaşık sorunları çözüp önemli sonuçlara ulaşmakta büyük başarı göstermiştir.
• YAPITLAR (başlıca): The Theory of Sound, 2 cilt, 1877-1878, (“Ses Kuramı”); Scientifîc Papers, 6 cilt, 1899-1920, (“Bilimsel Makaleler”).
• KAYNAKLAR: R.B.Lindsay, Lord Rayleigh, the Man and His Works, 1970; R.J.Strutt, Life of John William Strutt, Third Baron Rayleigh, O.M., F.R.S., 1924.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi