John William Strutt, 3° barone Rayleigh è stato un matematico e fisico britannico che ha dato ampi contributi alla scienza
Lord Rayleigh e la teoria del suono
Insieme alle altre sue preoccupazioni, Rayleigh rivolse la sua attenzione alla fisica dell’acustica. Pubblicò la sua Teoria del suono nel 1877/78. Basandosi sul lavoro di Helmholtz , pubblicato in tedesco 15 anni prima, Rayleigh definì i principi della propagazione, diffusione e diffrazione del suono. Questo lavoro ha gettato le basi per l’applicazione pratica della propagazione del suono e per le caratteristiche operative (ancora da sviluppare) degli altoparlanti. Nel 1868, Sir George Stokes pubblicò un articolo in cui dichiarava che la radiazione sonora poteva essere aumentata materialmente impedendo il flusso circolatorio dell’aria attorno ai bordi di una superficie vibrante, dando così origine al concetto di un deflettore infinito per un altoparlante. Alcuni anni dopo, Rayleigh, citando il lavoro precedente di Stokes, presentò quella che fino ad oggi è la definizione fisica classica della radiazione sonora proveniente da un pistone rigido che vibra in un deflettore infinito.
Hunt nascose a malapena il suo divertimento mentre descriveva come i progettisti di altoparlanti degli anni ’20 si sforzarono di reinventare la ruota. Scrisse: “La sorpresa con cui un ricercatore in questo campo (lo sviluppo di altoparlanti) dopo l’altro scoprì tardivamente l’analisi di Rayleigh del problema al deflettore potrebbe essere stata collegata al fatto che nel 1920 era stata pubblicata la seconda edizione (1894) della Teoria del suono di Rayleigh”, fuori stampa da molto tempo. L’edizione ristampata del 1926 sembrò in tempo per diventare meglio conosciuta dalla generazione successiva, ma non in tempo per aiutare i vari sperimentatori che scoprirono i deflettori prima di scoprire Rayleigh”.
Tra gli altri suoi contributi all’acustica, Rayleigh progettò il primo strumento in grado di misurare con precisione la vera intensità del suono. L’opera in due volumi di Rayleigh sull’acustica e la propagazione del suono fu pubblicata in un momento in cui Alexander Graham Belle e Thomas Alva Edison stavano sviluppando (rispettivamente) il telefono ed il fonografo . Quindi, il lavoro di Rayleigh non fu l’oscura riflessione di uno “scienziato gentiluomo”, ma un contributo importante allo sviluppo di dispositivi che oggi diamo per scontati.
Rayleigh avrebbe osservato nel suo discorso presidenziale alla British Association di Montreal nel 1884 sulle invenzioni del telefono e del fonografo: “Da quel momento in poi, un nuovo interesse crebbe per lo studio dell’acustica. Il primo, a parte il suo utilizzo nella vita quotidiana, è diventato nelle mani del suo inventore Graham Bell e di Hughes uno strumento di primaria importanza. La teoria della sua azione è ancora per certi aspetti oscura, come dimostra il relativo fallimento dei tanti tentativi di migliorarla…”
Basandosi sul lavoro di Helmholtz, Rayleigh definì i principi della propagazione, diffusione e diffrazione del suono.
Le osservazioni e i calcoli fatti da Rayleigh nel 1877/78 hanno resistito alla prova del tempo e sono citati ancora oggi nei testi di fisica che trattano della propagazione acustica. Un’ulteriore testimonianza della tenacia del lavoro di Rayleigh è il fatto che Dover Publications (New York) ritenne opportuno ripubblicare i suoi Scientific Papers (sei volumi) nel 1964.
A sessant’anni, quando la maggior parte degli uomini poteva credere che il proprio contributo alla scienza fosse giunto a una conclusione, Rayleigh rivisitò i suoi primi lavori. Tra il 1903 e il 1919 scrisse altri 90 articoli su argomenti di acustica e ottica. Tra questi importanti articoli, molti di quelli sull’acustica hanno affrontato il tema del suono binaurale e della direzionalità dell’udito umano. Nel 1907 Rayleigh pubblicò un articolo sulle relazioni di fase del suono applicate alla ricezione fisiologica e psicologica del suono. Il suo articolo finale, “Riflessioni risonanti del suono da un muro perforato”, fu pubblicato nel 1919 e dopo la sua morte nel 1920.
Lord Rayleigh fu il primo a definire in modo esaustivo la fisica e le caratteristiche del suono. Certo, le sue opere dipendono fortemente dal calcolo infinitesimale e il lettore non matematico potrebbe trovare il testo scoraggiante. Tuttavia, le note introduttive alla sua tesi sono molto istruttive per tutti.
Se c’è un “cardine della storia” che divide le prime sperimentazioni acustiche e il rapido sviluppo dei prodotti audio, è lo sviluppo del tubo a vuoto e dell’amplificazione elettronica. Rayleigh e gli scienziati della sua epoca dovettero accontentarsi di congegni meccanici (o, nella migliore delle ipotesi, elettromeccanici) per condurre il loro lavoro. L’elettricità era, ovviamente, un argomento ben noto a quel tempo. Tuttavia era ancora in uno stato semi-primitivo. Ciò è evidenziato dal fatto che Rayleigh dovette ridefinire i rapporti tra le unità di misura elettriche fondamentali. L’utilizzo dell’elettricità per risolvere i problemi acustici dovrà attendere ancora un po’.
(nato il 12 novembre 1842, Langford Grove , Maldon , Essex , Inghilterra – morto il 30 giugno 1919, Terling Place, Witham, Essex), scienziato fisico inglese che fece scoperte fondamentali nei campi della fisicaacustica e ottica che sono fondamentali per la teoria dell’Propagazione delle onde nei fluidi. Ricevette il Premio Nobel per la fisica nel 1904 per il suo riuscito isolamento dell’argon, un gas atmosferico inerte.
Strutt soffrì di cattive condizioni di salute durante la sua infanzia e giovinezza, ed era necessario che si ritirasse sia da Eton che da Harrow. Nel 1857 iniziò quattro anni di studio privato sotto un tutore. Nel 1861 Strutt entrò al Trinity College di Cambridge, dove si laureò nel 1865. Sviluppò presto un interesse coinvolgente sia per il lato sperimentale che per quello matematico della scienza fisica , e nel 1868 acquistò un equipaggiamento scientifico per la ricerca indipendente. . Nel suo primo articolo, pubblicato nel 1869, diede una lucida esposizione di alcuni aspetti della teoria elettromagnetica di James Clerk Maxwell , il fisico scozzese, in termini di analogie comprensibili all’uomo medio.
Un attacco di febbre reumatica subito dopo il suo matrimonio nel 1871 minacciò la sua vita per un certo periodo. Fu suggerito un viaggio di recupero in Egitto e Strutt portò la sua sposa, Evelyn Balfour, la sorella di Arthur James Balfour , in un viaggio in una casa galleggiante lungo il Nilo per una lunga vacanza invernale. Durante questa escursione iniziò a lavorare al suo grande libro, La teoria del suono , in cui esaminava le questioni delle vibrazioni e della risonanza di solidi e gas elastici. Il primo volume apparve nel 1877, seguito da un secondo nel 1878, concentrato sulla propagazione acustica nei mezzi materiali. Dopo alcune revisioni durante la sua vita e successive ristampe dopo la sua morte, l’opera è rimasta il principale monumento della letteratura acustica.
Poco dopo il ritorno in Inghilterra successe al titolo di barone Rayleigh nel 1873, alla morte di suo padre. Rayleigh si stabilì quindi a Terling Place, dove costruì un laboratorio adiacente alla casa padronale . I suoi primi articoli trattano argomenti come l’elettromagnetismo, il colore, l’acustica e i reticoli di diffrazione. Forse il suo primo lavoro più significativo fu la sua teoria che spiegava il colore blu del cielo come risultato della diffusione della luce solare da parte di piccole particelle nell’atmosfera. La legge di diffusione di Rayleigh , che si è evoluta da questa teoria, è diventata da allora un classico nello studio di tutti i tipi di propagazione delle onde.
L’unica escursione di Rayleigh nella vita accademica avvenne nel periodo 1879-84, quando accettò di servire come secondo professore Cavendish di fisica sperimentale a Cambridge, in successione a James Clerk Maxwell. Lì Rayleigh condusse un vigoroso programma di ricerca sulla determinazione precisa degli standard elettrici. Da questo ambizioso lavoro è nata una serie di articoli classici, pubblicati dalla Royal Society . Dopo un mandato di cinque anni ritornò al suo laboratorio a Terling Place, dove condusse praticamente tutte le sue ricerche scientifiche.
Pochi mesi dopo le dimissioni da Cambridge, Rayleigh divenne segretario della Royal Society, un incarico amministrativo che, durante i successivi 11 anni, concesse una notevole libertà alla ricerca.