Lord Rayleigh

John William Strutt于1842年11月12日出生在英格兰埃塞克斯郡Maldon附近的Langford Grove，是第二代Rayleigh男爵John James Strutt的长子。⁠[1][2][3][4]

母亲Clara Elizabeth La Touche Vicars是皇家工兵（R.E.）上尉Richard Vicars的长女；在克里米亚战争中成名的Hedley Shafto Johnstone Vicars是她的兄弟。⁠[1][2]

父亲约于1797年生于伦敦Harley Street，母亲约于1825年生于毛里求斯的Port Louis；他的弟妹有Clara（约1845年生）、Richard（约1848年生）、Charles（约1850年生）和Edward（约1855年生）。这个家族大多是关心乡间事务的土地所有者，此前少有人对科学感兴趣；Robert Boyle是家族的远亲。⁠[3]

他幼年和少年时期体质虚弱，学业屡次因病中断。他10岁时进入Eton College，因病未能读完第一学年，在校时大部分时间住在学校的疗养室；此后在Wimbledon的一所私立学校读了三年，1855年进入Harrow School，不到一年便离开。⁠[1][2][5][6]

1857年秋起，他在Torquay跟随George Townsend Warner牧师学习四年，由Warner为他准备升学；那是一所寄宿学校，他在那里开始显露出数学才能。他因体弱没能接受一般的公学教育，早年主要在私立学校受教育。MacTutor的传记认为，除初露数学才能外，他当时看不出与能力普通的普通孩子有什么不同。⁠[2][1][6][3][7][8]

他第一次报考University of CambridgeUniversity of CambridgeUniversity of Cambridge（剑桥大学）是位于英国英格兰剑桥的大学，学校以1209年为创立年份，由学部（School）、学系和自治学院（College）共同组成，是Russell Group成员。点击查看完整词条的Trinity College奖学金没有成功，1861年10月以fellow commoner身份入读Trinity College，攻读数学。⁠[2][3][8][1]

他在Peterhouse的E. J. Routh指导下准备数学荣誉学位考试（Mathematical Tripos），随G. D. Liveing修读化学分析课程，并听当时任Lucasian数学教授的Sir George Gabriel Stokes讲课。Stokes讲课时演示实验，这是他学生时代唯一接触到的实验科学，但Stokes似乎并没有直接鼓励他走上科学道路。MacTutor的传记认为，Routh给他的数学技巧训练是他日后成功的重要因素。⁠[2][3][9]

1864年，即数学荣誉学位考试前约四个月，他获得天文学方面的Sheepshanks奖学金（Sheepshanks exhibition）。⁠[2][7][3]

1865年1月，他在数学荣誉学位考试中名列第一，成为Senior Wrangler，同年获第一名Smith’s Prize并取得文学学士学位；American Institute of Physics的人物档案把Smith’s Prize记在1864年。⁠[2][1][3][10]

1866年他当选Trinity College研究员（fellow），这一职位保持到1871年，但他没有承担学院的教学工作。1868年他获得文学硕士学位。⁠[1][7][10]

1866年1月12日，他当选Royal Astronomical Society会士。⁠[7]

对一个将承袭爵位、成为第三代Rayleigh男爵的人来说，从事科学职业并不太被接受，家族中也确有人这样看，但他已决意献身科学，不让社会义务成为阻碍。⁠[3]

毕业后，他没有按当时的习惯到欧洲大陆游历，而是去了正从南北战争中恢复的美国美国美国是位于北美洲、实行联邦制的国家，由50个州、作为合众国政府所在地的哥伦比亚特区以及波多黎各、关岛等属地组成，首都为华盛顿哥伦比亚特区。1776年7月4日，大陆会议通过《独立宣言》。2020年人口普查（2020年4月1日）全国常住人口为331,449,281人（约3.31亿人）；众议院435个议席依据人口普查结果在各州之间分配。点击查看完整词条。1868年从美国回来后，他购置实验仪器，在家族宅邸Terling Place开始独立研究，同年在Norwich举行的British Association会议上报告了检流计方面的结果，这是他最早公开的研究成果。⁠[3][9][6][2]

他偏爱非常简单的仪器，很多是亲手制作的；他决意不满足于乡绅生活，家人和朋友因此把他看作有些古怪的人。⁠[9]

他于1869年发表的第一篇论文借助类比，清晰地阐述了James Clerk Maxwell电磁理论的若干方面，使之较易理解；这篇论文受Maxwell 1865年的电磁理论论文启发。他当时还研究了Hermann von Helmholtz 1860年关于声学共鸣器的结果。⁠[6][3][5]

1871年，他在London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine发表论文，提出天空呈蓝色是因为阳光被大气中的微小粒子散射，散射光的强度与波长的四次方成反比，因此波长越短的光散射越强；他当时依据的是光的弹性固体理论，而不是Maxwell的电磁理论。MacTutor的传记称这是对天空为何呈蓝色的第一个正确解释；BritannicaEncyclopædia BritannicaEncyclopædia Britannica（大英百科全书，又译不列颠百科全书）是1768年在苏格兰爱丁堡开始出版的英语综合性百科全书，也指出版它的总部位于美国芝加哥的 Encyclopædia Britannica, Inc.（对外称 The Britannica Group）；纸质版于2012年停印，此后以 Britannica.com 线上百科、面向学校与图书馆的数字教育产品和 Merriam-Webster 词典为主要业务。点击查看完整词条的条目称这也许是他早期最重要的工作，并称由此得出的Rayleigh散射定律在各类波的传播研究中都是经典。⁠[11][6][9][2][3]

同年，他发表了一篇关于共振理论的长篇论文，这篇论文以Helmholtz关于音觉的研究为基础，并在重要方面推进了Helmholtz的工作。⁠[2][9]

同年，他与Evelyn Georgiana Mary Balfour（1934年去世）结婚，并因结婚辞去Trinity College研究员职位。她是East Lothian的Whittingehame的James Maitland Balfour与妻子Blanche的女儿，Blanche是第二代Salisbury侯爵的女儿；她的兄弟Arthur James Balfour是他在剑桥读本科时的朋友，后来出任首相，受封Balfour伯爵。⁠[2][1][3][5]

Nobel Prize官网传记把他患重症风湿热的时间记为1872年，Oxford Dictionary of National Biography记为婚后第二年；Britannica的条目写道，这场病发生在1871年婚后不久，一度危及生命。⁠[1][2][6]

为了康复，他与妻子到埃及过冬，乘船在尼罗河上旅行，并在旅途中开始撰写The Theory of Sound。MacTutor的传记把这段尼罗河航行记为1872年底至1873年初，并写他于1873年春返回英格兰；Nobel Prize官网传记写他在埃及和希腊过冬，Royal Institution的介绍也称他因病在希腊和埃及住过一段时间。⁠[6][3][1][5][9][2]

1873年6月父亲去世，他承袭爵位，成为第三代Rayleigh男爵，迁居埃塞克斯郡Witham的家族宅邸Terling Place；他名下的庄园共7,000英亩。⁠[2][1][3][9]

同年他当选Royal Society会士。⁠[2][1][3][10]

他在宅邸旁建起实验室。Linda Hall Library的文章写道，他为此在宅邸加建了一翼，配备完整的实验设施；Royal Astronomical Society的讣告则称这间实验室的设备十分朴素；MacTutor的传记写道，Terling的实验室用廉价的设备做出了重要成果。⁠[6][11][7][3]

1870年代英格兰农业不景气，他的收入因此远低于原本可得的水平，他也不得不花不少时间管理庄园。他在自己的庄园上试验人工肥料，是最早使用硝酸钠肥料的人之一。⁠[3][2][1]

1876年起，他把庄园的全部经营交给弟弟Edward Strutt。⁠[1][2]

MacTutor的传记和American Institute of Physics的人物档案把他任London Mathematical Society会长的时间记为1876—1878年，该学会的讣告记为1876—1877年。他与该学会的密切联系始于1871年，他早期最具特色的声学研究很多首先发表在该学会的Proceedings上；在学会经费困难时，他曾慷慨捐款。⁠[3][10][8]

两卷本The Theory of Sound的第一卷于1877年出版，第二卷于1878年出版。全书讨论弹性固体和气体的振动与共振问题，第二卷着重讨论声在物质介质中的传播。此书多年是标准教科书，并经修订不断更新。Britannica的条目称它是“the foremost monument of acoustical literature”，Dictionary of Scientific Biography的条目称它“still a vade mecum in every acoustical research laboratory”，London Mathematical Society的讣告称之为“a classical achievement”。⁠[6][1][9][2][8]

Oxford Dictionary of National Biography的条目写道，1871年若James Clerk Maxwell拒绝Cavendish实验物理学教席，他本会成为第一任Cavendish教授。1879年Maxwell去世后，William Thomson（后来的Lord Kelvin）不愿离开格拉斯哥，谢绝接任；他应恳切邀请，于1879年12月接受了聘任（并非毫无勉强），成为Cavendish实验物理学教授兼Cavendish Laboratory主任，是这一教席的第二任教授。Royal Astronomical Society的讣告把他任剑桥实验物理学教授的时间记为1880—1884年。⁠[2][9][1][6][8][7]

大学随即把教席交给他，众人一致认为他是Maxwell唯一合适的继任者。他的庄园依靠奶牛，“Lord Rayleigh’s Dairies”在伦敦的连锁奶品店和送奶业务绕过中间商，一向知名而获利，但1879年利润正在下降。Dennis Moralee为Cavendish Laboratory撰写的历史文章认为，若不是当时的农业萧条，他也许根本不会接受这一教席；MacTutor的传记、Oxford Dictionary of National Biography和Dictionary of Scientific Biography也写道，农业萧条使庄园收入下降、教职的薪水显得可观，在他接受任命时起了作用，但MacTutor的传记同时强调，他并不只是为了钱。⁠[12][3][2][9]

他到任后发现实验室设备严重不足，申请了一笔1,500英镑的经费：公爵出资500英镑，他本人出资500英镑，其余款项很快募齐。他扩建了工场，并与在Garnett离任后共同受聘的R. T. Glazebrook和W. N. Shaw一起开设了系统的实验课程：学生轮流完成指定的实验，由一名示教员协助，Moralee认为这彻底改变了实验教学。Glazebrook和Shaw合著的Practical Physics此后多年是标准的实验教材，他为这本书做过前期准备工作。Natural Sciences Tripos分为两部分后，实验课得以分设高级班和初级班。⁠[12]

1880年，听他讲课的学生有16人，热学课18人，高等电学课14人；实验课每周三天，每次两小时，人数随后很快增加，有些演示不得不重复进行。扩大后的实验室组织工作繁重，大部分由他亲自承担。他开设了热学、电磁学、物质性质、光学和声学的实验课程；在他的指导下，剑桥的实验物理实践教学从五六名学生的一个班发展为约七十名实验物理学者的高级学派。他在Cavendish的五年中发表了50篇论文。MacTutor的传记引用Heathcote的评价：组织实验室使之成为教学和研究中心的任务落在他身上，他完成得“with outstanding success”。⁠[12][3][1]

他在Cavendish最重要的工作是重新测定电学量的绝对值。British Association for the Advancement of Science早在1863年就设立了电学单位委员会，Maxwell为该会开始过这项工作；由于Maxwell和Chrystal早先实验所用仪器精度不够，他新造仪器，与Glazebrook、Shaw合作重新测定欧姆、安培和伏特，于1884年完成。这些实验为电阻、电流和电动势的标准奠定了基础，结果由Royal Society发表，Britannica的条目称之为经典系列论文。许多工作在Terling完成：他妻子的姐妹Eleanor Sidgwick（原姓Balfour）是重要的合作者，也参与了他的毛细现象研究；剑桥的仪器制造师George Gordon受雇在Terling协助他。⁠[12][2][9][3][1][6]

1882年，他获得Royal Society的Royal Medal，并在Southampton举行的British Association会议上担任A组主席。⁠[3][10][9]

他在剑桥指导过J. J. ThomsonJ. J. ThomsonJ. J. Thomson（Sir Joseph John Thomson，1856—1940年）是英国物理学家，1884年起任University of Cambridge的Cavendish实验物理学教授，1897年通过阴极射线实验发现电子（他称之为微粒），因气体导电的理论和实验研究独得1906年度Nobel Prize物理学奖；他后来与F. W. Aston发现氖的同位素，1918年起任Trinity College院长直至去世。点击查看完整词条、Arthur Schuster和Jagadis Chandra Bose。Dictionary of Scientific Biography的条目认为，他虽然“not a brilliant lecturer”，却是称职的教师，为基础物理实验教学打下了稳固的基础，这在英格兰是一项革命性的成就；Linda Hall Library的文章则称他的教学水平一般。⁠[10][9][11]

1884年，他任British Association for the Advancement of Science会长，这一年的年会在蒙特利尔举行，是该会首次在英国以外开会，也是他第二次到北美。他在会长演说中介绍了他把电动势、电流、电阻等量的测量归算为绝对标准的研究结果。⁠[2][9][3]

他不愿延长在剑桥的任期，于1884年底辞去Cavendish教席，回到Terling继续研究；他后来的研究几乎全在Terling Place的私人实验室完成，包括稀有气体在内的著名发现都出自那里。⁠[2][1][3][6][11][12]

1885年，即离开剑桥几个月后，他接替Stokes出任Royal Society秘书，任期到1896年；这一行政职务历时11年，使他仍有相当的研究自由。任秘书期间，他在学会档案中发现并公开了J. J. Waterston 1846年一篇被忽视的论文，那篇论文早已提出气体分子运动论的一些重要特征。⁠[2][1][6][3][9]

同年，他在Proceedings of the London Mathematical Society发表论文“On waves propagated along the plane surface of an elastic solid”，提出了后来以他的称号命名的Rayleigh波，并认为这种表面波可能在地震中起作用。此前在1879年，他写过一篇关于行波的论文，这一理论后来发展为孤立子理论。MacTutor的传记引用Ash和Paige（1985年）的评述：他本人把这篇1885年的论文看作较次要的数学推演，价值主要在地震学；后来这一课题在电子信号处理领域被重新发现，此后二十年间发展迅猛。⁠[3]

1887年至1905年，他接替John Tyndall任伦敦Royal Institution的自然哲学教授，这一职务只要求他每年在伦敦短期居住。1896年起，他与James Dewar同为该院Davy-Faraday Research Laboratory（DFRL）的主任，任职至1919年；1905年至1919年任该院荣誉教授。⁠[1][9][5][13]

1887年，他提出一种用照相再现颜色的方法，Gabriel Lippmann后来在原理上采用了这一方法。同年起，他关注天文光行差及其与光以太理论的关系，倾向于Fresnel关于以太静止的假设，尽管Albert A. Michelson 1881年那次著名实验的结果大概是零。⁠[3][9]

他的Nobel演讲以“The subject of the densities of gases has engaged a large part of my attention for over 20 years.”一句开头。1882年，他在British Association的演说中提出需要重新测定气体密度，部分原因是他对Prout定律感兴趣：当时Regnault测得氧的密度是氢的15.96倍，接近整数16，差别看来没有超出实验误差。1882—1888年间，他从剑桥开始精密测定气体密度，以检验Prout关于原子量是氢原子量倍数的假说。⁠[14][2][6]

1892年，他发现从空气中取得的氮比从氨等化合物中制得的氮略重。最初两种氮的密度相差约千分之一，已完全超出实验误差；当他在氨法中改用氧气代替空气时，从氨制得的氮比从空气中取得的氮轻约二百分之一，即约0.5%。他称量的精度很高，可能的误差只有这一差值的五十分之一。他把一份样品保存了八个月，其密度没有变化。同年，他在Nature发表短文，征求解释。⁠[14][2][9][11][15]

他排除了杂质污染和除氧不彻底等解释，到1894年初已确信空气中有一种尚未发现的成分。他借用约一个世纪前Henry Cavendish的方法，让电火花通过从空气中取得的氮，并加入氧使其氧化，再收集不能被氧化的残余气体；Sir William Ramsay则提出另一种分离方法，用灼热的镁吸收氮。两人起初各自独立工作，1894年8月初开始联手；用化学方法分离出这种气体的Ramsay，是在他发表密度差异之后才开始这项研究的。Linda Hall Library的文章写道，不能确定Ramsay着手研究时是否得到了他的同意。⁠[2][11][9][10][14][6]

1894年8月13日，他在牛津举行的British Association会议上报告了初步结果。他们把样品送交William Crookes和Arthur Schuster作光谱分析，结果进一步证明这是一种新元素。1894年12月6日，James Dewar在Chemical Society提出，这种物质可能是三原子形式的氮；The Times上也刊出批评两人工作的来信。他们暂不公开细节，部分是为了争取Smithsonian Institution史密森学会史密森学会（Smithsonian Institution）是美国国会于1846年依据英国科学家James Smithson的遗赠创建的博物馆、教育与研究机构，总部设在华盛顿特区，管理National Air and Space Museum、National Museum of Natural History等博物馆以及国家动物园。点击查看完整词条奖励与大气有关的发现的Hodgkins奖，后来两人也获得了这一奖项。1895年1月31日，Royal Society在University College LondonUniversity College LondonUniversity College London（伦敦大学学院，简称 UCL）是位于英国英格兰伦敦的大学，创立于1826年，是Russell Group成员。点击查看完整词条开会，Chemical Society和Physical Society的理事会也受邀出席，由Lord Kelvin主持；不到一周前，Kelvin在会长演说中称这一发现是当年最重大的科学事件。约800人出席，Ramsay宣读了论文，两人正式公布了这一发现；会议结束时他说：“I am not without experience of experimental difficulties.”两人的联名论文发表在Philosophical Transactions of the Royal Society第186卷。⁠[2][11]

这种气体约占空气体积的1%，密度约为氮的1.5倍；它不与其他物质化合，因此取名argon（氩），这个名称来自希腊语中表示不活泼的词。它的比热比为1.67，是可能的最高值，说明其分子的能量几乎全部是平动能。⁠[14][15][6][3]

各来源对发现年份的记法不同：Nobel Prize官网的获奖者资料和Royal Institution的介绍写他与Ramsay在1894年发现并分离出氩，Linda Hall Library的文章写两人的探索几乎同时在1894年8月取得成功；Britannica的条目和MacTutor的传记则记为1895年。Royal Astronomical Society的讣告写Ramsay参与了这项工作的后期阶段。Ramsay与他分享这一发现的优先权。在1892—1895年研究氩的三年间，他还发表了约12篇其他论文，涉及光的干涉与散射、电话和声音的可听度。⁠[4][5][11][6][3][7][9]

氩是第一种被发现的稀有气体（惰性气体）；它在Mendeleev的元素周期表中没有位置，一些同行因此不愿承认它是新元素，直到几个月后Ramsay发现氦，才表明周期表需要增加新的一列。他在Nobel演讲中介绍了Ramsay首先从clevite矿物中得到氦，后来Ramsay和Travers又在原来的氩混合气体中发现了微量的氦和其他新气体；颁奖词也把氩的发现与Ramsay随后发现氦和其他稀有气体联系起来。⁠[11][14][15]

他后来为Encyclopædia Britannica第10版（1902年）撰写了氩的条目。他为Encyclopaedia Britannica撰写的光学条目，被London Mathematical Society的讣告称为这一学科“by far the best textbook”。⁠[6][1][8]

1890年代，他开始研究完整的辐射定律问题。1900年，他提出后来以他和James Jeans命名的Rayleigh–Jeans黑体辐射定律，比Max Planck的著名论文早几个月。这一公式对长波辐射符合得很好，对短波（紫外）辐射却失效，这个问题后来以紫外灾难为名；Planck同年提出能量是量子化的、并非无限可分，解释了这一问题。⁠[2][9][11]

1901年，他试图探测物体在假定静止的以太中运动时是否会使物质介质产生双折射，结果为否定，这为任何物理现象都无法区分两个惯性系的运动、无法确定哪一个绝对静止增添了证据。⁠[9]

1902年Edward VII加冕时，他获授Order of Merit，是该勋位的首批成员之一；他在获授时说，自己意识到的唯一功绩是“having pleased myself by my studies”。同年，他在Royal Society作Bakerian Lecture。⁠[3][2][1][9][7][10]

他独得1904年度Nobel Prize物理学奖，获奖理由是“for his investigations of the densities of the most important gases and for his discovery of argon in connection with these studies”。获奖时他的单位是伦敦的Royal Institution of Great Britain。⁠[4]

Lord Kelvin向Nobel委员会提名了他；同一年，他也提名了Kelvin。⁠[2]

1904年12月10日的颁奖典礼上，Royal Swedish Academy of Sciences院长J. E. Cederblom致颁奖词，介绍他与Ramsay共同完成了艰难而漫长的实验，证实了这种气体存在于空气中，并确定了它的主要物理和化学性质；颁奖词把氩的发现视为他对物理科学一系列基础性贡献中的一环。12月12日，他发表题为“The Density of Gases in the Air and the Discovery of Argon”的Nobel演讲。⁠[15][16]

他在演讲中还介绍了后来的气体研究：他检验空气中的游离氢，所得含量只有Gautier所报2/10,000的约七分之一；他在低压下完全验证了Boyle定律，即使对C. Baur发现在约0.7毫米压强附近有异常的氧也是如此；按密度比较法，氮的原子量为14.01，而Stas测得的是14.05。⁠[14]

同年，Ramsay因氩及其他惰性元素方面的工作获Nobel Prize化学奖。⁠[6][9][2]

他把奖金（约合38,500美元）捐给University of Cambridge，用于改善Cavendish Laboratory和大学图书馆；MacTutor的传记则写这笔钱用于扩建Cavendish实验室。⁠[9][2][3]

1905年，他当选Royal Society会长，任期至1908年；同年他成为枢密顾问官（Privy Counsellor）。⁠[6][1][2][9][3]

他在任Royal Society会长期间的一次会长演说中谈到太阳上的物理过程，提及Hale在太阳黑子中发现Zeeman效应，并说：“we may do well to cultivate a humbler frame of mind than that indulged in by some of our colleagues”。⁠[7]

1908年，他出任University of Cambridge校长（Chancellor），直至去世；1919年由Arthur James Balfour接任。⁠[6][2][10][9][17]

1919年6月30日，他在病了几周之后于埃塞克斯郡的Terling Place去世；Nobel Prize官网传记把去世地点记为埃塞克斯郡Witham。⁠[6][2][3][9][7][1][4]

他直到去世前五天仍在撰写科学论文，身后留下三篇已完成但未发表的论文；他在生命的最后十五年中发表了90篇论文，一直工作到生命尽头。Dictionary of Scientific Biography的条目写道，他比他最接近的对手Helmholtz、Gibbs、Kelvin和Poincaré都多活了相当年数。他最后一本笔记本上列出了一些日常“Difficulties”：冬天为什么风大，湿冷为什么令人格外难受，中暑与日射病，雪盲，以及熨烫为什么能使衣物平整。⁠[6][9][2]

长子Robert John Strutt承袭了男爵爵位。他的遗产于1920年2月25日完成遗嘱认证，价值172,972英镑16先令11便士。⁠[2]

1921年11月30日，时任Trinity College院长的J. J. Thomson在Westminster Abbey的St Andrew礼拜堂为他的纪念碑揭幕。纪念碑是一块带有他的浮雕肖像的白色大理石碑，由雕塑家Francis Derwent Wood制作。⁠[18]

Westminster Abbey网站转录的碑文为“John William Strutt: O M: PC: 3rd Baron Rayleigh 1842-1919”“Chancellor of the University of Cambridge 1906-1919”“President of the Royal Society 1905-1908.”“An unerring leader in the advancement of natural knowledge”，其中校长任期写作1906—1919年。Oxford Dictionary of National Biography的条目也引述了最后一句。⁠[18][2]

Nobel Prize官网传记、Oxford Dictionary of National Biography和Westminster Abbey网站都写他与妻子有三个儿子；Royal Astronomical Society的讣告则写他有四个儿子，其中两人在讣告发表时仍在世。⁠[1][2][18][7]

长子Robert John Strutt（1875—1947年）后来成为第四代Rayleigh男爵，也是物理学家，曾任伦敦Imperial College of Science and Technology（今Imperial College LondonImperial College LondonImperial College London（帝国理工学院）是位于英国英格兰伦敦的大学，1907年依皇家特许状组建，以科学、技术和医学为办学重点，是Russell Group成员。点击查看完整词条）的物理学教授，1945年起任Royal Institution会长。他为父亲写的传记Life of John William Strutt, Third Baron Rayleigh O.M., F.R.S.于1924年出版，1968年出版增订版。⁠[10][1][2][18][9][13]

他是虔诚、践行信仰的基督徒，也是1896年成立的Synthetic Society的首批成员之一。⁠[2]

在政治上，他持坚定的保守党和统一党立场，并通过妻子一家与政界相联系；1875年他曾在上议院附议致辞（seconded the address），作为上议院议员很少参加辩论。⁠[2][1][3]

1870年代初，他在William Crookes研究的影响下开始关注心灵研究（psychical research）；他后来回忆，1860年代在剑桥参加的催眠暗示实验使他相信，人可以在不情愿时受到暗示的影响。1882年，他与Eleanor Sidgwick及其丈夫Henry Sidgwick都是Society for Psychical Research的创始会员；1880和1890年代他是该会理事和副会长。他研究过Home等灵媒，觉得结果大多令人失望，但认为“some of the incidents [were] difficult to explain”。1919年他任该会会长，会长演说是他最后几次公开露面之一，他在演说中表示自己没有确定的结论可以宣布。⁠[2][10][3]

Nobel Prize官网传记称他文笔出色，所写的每篇论文即使题目再深奥，措辞都清晰简洁。他的业余爱好是旅行、网球、摄影和音乐。他从少年时代起就熟练掌握银盐明胶干版问世以前的各种照相工艺，那些早期工艺得到的影像颗粒很细；在剑桥读书时他已对照相有浓厚兴趣，在所有实验技术中，他最喜欢摄影及其科学应用，也发表过关于照相的著作。⁠[1][7][2][18]

Dictionary of Scientific Biography的条目写道，他把时间分配在实验室工作与理论研究之间，常常同时进行几项课题；他博览文献，研究问题往往从阅读中得来，善于发现别人结果中的薄弱环节，并在此基础上作出自己的贡献。⁠[9]

MacTutor的传记和Dictionary of Scientific Biography都称他为人谦虚，MacTutor的传记还称他慷慨。Royal Astronomical Society的讣告把他一生的工作形容为“almost unremitting labour”，并写道他的私人境况使他能够专心从事科学。London Mathematical Society的讣告写道，他做实验和数学推导都偏爱最简单的手段，把数学主要看作理解物理的辅助工具，但始终有“enormous mathematical power in reserve”；他对Stokes怀有强烈的敬佩，并为Royal Society撰写了Stokes的讣告。⁠[3][9][7][8]

Oxford Dictionary of National Biography记有一则轶事：Edward VII在一次社交聚会上见到他，招呼道：“Well, Lord Rayleigh, discovering something I suppose?”⁠[2]

他早期的研究主要是数学性的，涉及光学和振动系统，后来扩展到声学、波动理论、色觉、电动力学、电磁学、光的散射、液体流动、流体力学、气体密度、黏性、毛细现象、弹性和照相等领域。他的Scientific Papers共六卷，于1889—1920年间陆续出版。⁠[1]

Nobel Prize官网传记写他的论文集收录446篇论文，MacTutor的传记称他的著作目录共446项；Dictionary of Scientific Biography的条目称他发表科学论文430篇，另有一部专著。⁠[1][3][9]

他在数学上的工作包括Bessel函数、Laplace函数与Bessel函数的关系以及Legendre函数；他还写过一些不寻常的题目：昆虫与花的颜色（1874年）、网球的不规则飞行（1877年）、鸟的翱翔（1883年）、信天翁的滑翔飞行（1889年）和回音廊问题（1910年）。他在Terling尝试用照相方法制造廉价的衍射光栅，起初效果不佳，由此研究光学仪器的分辨本领，证明平面透射光栅的分辨本领等于光谱级次与刻线总数的乘积，而与刻线的疏密无关；Dictionary of Scientific Biography的条目认为，他看来是第一个正式发表光学仪器分辨本领明确定义的人。MacTutor的传记引用Rott的评述：他在空气阻力理论和风弦音（Aeolian tones）的处理中明确运用了流体力学相似性，这些思想对后来相似理论的发展影响很大。⁠[3][2][9]

他先于法国物理学家Charles Soret发明了光学波带片。1899年，他针对空气中声音衰减异常偏高的问题，提出一种在分子平动与内部状态之间交换能量的弛豫机制，这一设想后来促成了分子声学这一活跃领域的建立。他还写过一篇关于有限振幅声波的论文，推进了Rankine和Hugoniot关于激波的工作；1905年以后，他在声学方面的重要贡献涉及人耳的双耳效应。⁠[9]

Dictionary of Scientific Biography的条目写道，他对Albert EinsteinAlbert EinsteinAlbert Einstein（1879—1955年）是出生于德国的物理学家，1905年提出狭义相对论，1915年提出广义相对论，因发现光电效应定律获1921年度Nobel Prize物理学奖；1933年起在美国新泽西州普林斯顿的Institute for Advanced Study任教授，直至去世。点击查看完整词条的相对论本身没有贡献，始终对Max Planck的量子理论及其后续发展提不起多少热情，并认为Niels Bohr的原子理论“too radical and revolutionary for his liking”。Oxford Dictionary of National Biography的条目写道，他的信念属于经典物理学，从未攻击量子假说或相对论观点，但对新的非经典框架并不热心。Linda Hall Library的William B. Ashworth, Jr.写道，1887年Michelson和Edward Morley的实验表明无法探测到光以太，他不接受这一结果；他也不接受Einstein的狭义相对论和Bohr在1913年提出的氢原子能级量子化，始终没有接受量子理论。⁠[9][2][11]

他把Hill在月球理论中的独创方法用于分层介质的光学问题，并发展了近似方法，为严格形式下难以求解的问题给出实用的结果，早期一例是把Helmholtz共鸣器当作只有一个自由度的系统处理。在光学上，他先采用弹性以太理论，后来认为它“too wide for the facts”，转而采用电磁理论，并得出空气分子本身的散射就能解释天空的蓝色；他简化了光栅理论，并阐明了Huygens原理中长期困扰认真研究者的问题。⁠[8]

在流体力学方面，他阐明了Scott Russell的孤立波为什么只能是隆起的波（Boussinesq在这一点上与他分享功劳），多次回到Stokes的深水波问题并改进其近似；Kelvin在1871年考虑过毛细作用对水波的影响，他关于这一问题的论文发表在London Mathematical Society的Proceedings第9卷。Reynolds曾把水波的群速度与能量传输速率联系起来，他则给出了适用于任何波动的一般证明；他在Kirchhoff工作的基础上建立了平板在流体中运动所受阻力的理论，并结合Reynolds的临界速度研究平行平面之间和管道中的流动，证明只要速度分布没有拐点，流动就是稳定的。⁠[8]

他与天文学有关的光学工作包括：1872年在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society第33卷发表“The Diffraction of Object Glasses”，提出观测太阳时遮挡物镜的中心而不是边缘部分，这是他向该会提交的唯一一篇论文；他用照相接触法复制Nobert和Rutherfurd的早期玻璃光栅，效果很好，有些复制品的光谱比原件更亮，但远为优越的Rowland金属镜面光栅不适于照相复制，这一方法因此很少实际使用。1879年，他把分辨本领定义为整个波长与刚能分辨的最小波长差之比，并指出棱镜的分辨本领只取决于光在棱镜厚端所穿过的玻璃总长度，其数值等于这一厚度与色散本领的乘积。1873年，他指出分子运动的Doppler效应会使谱线变宽，并首先定量说明了这对干涉造成的限制；Lippich此前已提出过这一想法，Fabry和Buisson后来据此测定了猎户座大星云的有效温度。他还研究过星光闪烁以及光学工匠研磨和抛光工艺的原理。⁠[7]

1892年至1901年，他任埃塞克斯郡郡尉（Lord Lieutenant）。他还是治安法官（Justice of the Peace）。⁠[1][1][10]

1896年起，他任Trinity House的科学顾问：Nobel Prize官网传记和American Institute of Physics的人物档案记其任期至1919年，Oxford Dictionary of National Biography和Royal Institution的介绍记为1896—1911年，Dictionary of Scientific Biography称他任此职15年。Trinity House负责英格兰沿海的雾警信号和灯塔，他在这一职位上参与了雾号的设计；Michael Faraday曾在1836—1865年担任同一职务。⁠[1][10][2][5][9]

他担任陆军部（War Office）炸药委员会主席，主持这一政府委员会六年；他还担任伦敦煤气供应的首席煤气检验官。⁠[2][9][1]

他是建议设立国家实验室的财政部委员会副主席，在National Physical Laboratory的创建中起了重要作用；1900年这所实验室在Middlesex的Teddington成立，他出任其第一届执行委员会主席，一直主持该委员会到去世前不久。1909年起，他主持政府的航空咨询委员会。⁠[2][9][3][5][6]

1899年，他获得Royal Society的Copley Medal。Oxford Dictionary of National Biography的条目写道，他约从1895年起深入研究物理光学，并因此获得Rumford Medal；American Institute of Physics的人物档案把Rumford Medal记在1914年。⁠[3][10][2][1]

London Mathematical Society的讣告和MacTutor的传记正文写他于1890年获该会De Morgan奖章，American Institute of Physics人物档案的年表记为1894年（该档案的机构列表记为1890年）。他于1894年获Italian Society of Sciences（Accademia nazionale delle scienze dette dei XL）的Matteucci奖章，1897年成为Royal Swedish Academy of Sciences成员，1905年获Royal Society of Arts的Albert奖章，1913年获Franklin Institute的Elliott Cresson奖章。⁠[8][3][10][10]

Oxford Dictionary of National Biography和Dictionary of Scientific Biography都写他获得13个荣誉学位，并获得五十多个学术团体授予的荣誉或会员资格；MacTutor的传记则写他除Nobel Prize外获得13个荣誉学位、5项政府授勋，并是世界各地5个学术团体的荣誉会员。Nobel Prize官网传记提到他获得过科学和法学荣誉学位。⁠[2][9][3][1]

Proceedings of the Royal Society上的讣告由Sir Arthur Schuster撰写，刊于第98A卷（1921年）。他的笔记本、计算稿和原始手稿由马萨诸塞州马萨诸塞州马萨诸塞州（Commonwealth of Massachusetts）是美国东北部新英格兰地区的一个州，首府和最大城市为波士顿。马萨诸塞是最初13个州之一，于1788年2月6日批准美国宪法，为第6个批准的州。2020年人口普查（2020年4月1日）人口为7,029,917人。点击查看完整词条Bedford的United States Air Force Cambridge Research Laboratories收藏，构成该机构的Rayleigh档案；John Rylands University Library、Niels Bohr Library & Archives、Library of CongressLibrary of CongressLibrary of Congress（美国国会图书馆）是美国国会的图书馆，1800年创建，位于华盛顿哥伦比亚特区国会山，为国会、公众和其他联邦机构提供参考咨询服务。点击查看完整词条、Royal Society和Royal Institution也收藏有与他相关的档案和资料。除他儿子写的传记外，R. Bruce Lindsay于1970年出版了传记Lord Rayleigh, the Man and His Works。⁠[9][8][10]

Cederblom在颁奖词中称，他的氩研究达到了物理研究中“very rarely met with”的精细与精确，并称他的一系列研究“will ensure him a prominent position in its history for all time to come”。⁠[15]

Britannica的条目称氩的发现通常被视为他对科学最大的单项贡献，并称他晚年是“the foremost leader in British physics”。⁠[6]

Dictionary of Scientific Biography条目的作者R. B. Lindsay认为，他“may justly be considered the last great polymath of physical science”，同时指出他并非大胆而富于想象的人，在这一点上与Maxwell、Planck、Bohr和Einstein不同。⁠[9]

London Mathematical Society讣告的作者H. L.写道，在工作的厚重扎实和判断的从容宽广上，他“stands nearest perhaps to Stokes”，并充分延续了伟大的动力学学派的传统；讣告称他的天才“in the highest degree illuminating”，他的头脑是“peculiarly British”的那一类。⁠[8]

Linda Hall Library的Ashworth写道，许多维多利亚时代晚期的科学家把他视为Maxwell的继承者，与格拉斯哥的Lord Kelvin和德国的Helmholtz齐名；Ashworth还认为，即使他在1900年去世、没有获得Nobel Prize，他的声誉仍可与Maxwell和Kelvin并列，而如果他晚出生约30年，很可能会站在新物理学的前沿。⁠[11]

Dennis Moralee为Cavendish Laboratory撰写的历史文章认为，在迄今八位Cavendish教授中，他也许最不为人所知，他的任期也最难书写；文章称他的工作完全是经典物理学的，称他是最伟大的经典物理学家之一。⁠[12]

University of Cambridge：官网：https://www.cam.ac.uk/（在新窗口打开）。⁠[19]

Royal Institution：官网：https://www.rigb.org/（在新窗口打开）。⁠[20]