Густав Кирхгоф - Gustav Kirchhoff

Густав Кирхгоф
Густав Роберт Кирхгоф.jpg
Родился
Густав Роберт Кирхгоф

( 1824-03-12 )12 марта 1824 г.
Умер 17 октября 1887 г. (1887-10-17)(63 года)
Национальность Прусский (1824–1871)
немецкий (1871–1887)
Альма-матер Кенигсбергский университет
Известен Законы схем
Кирхгофа Закон Кирхгофа теплового излучения
Законы Кирхгофа спектроскопии
Закон термохимии Кирхгофа
Награды Медаль Рамфорда (1862 г.)
Медаль Дэви (1877 г.)
Медаль Маттеуччи (1877 г.)
Медаль Янссена (1887 г.)
Научная карьера
Поля Физика
химия
Учреждения Берлинский
университет Университет Бреслау
Гейдельбергский университет
Докторант Франц Эрнст Нойман
Известные студенты Лоранд Этвеш
Эдвард Николс
Габриэль Липпман
Дмитрий Иванович Менделеев
Макс Планк
Жюль Пикар
Макс Нётер
Хайке Камерлинг Оннес
Эрнст Шредер

Густав Роберт Кирхгоф ( немецкий: [kɪʁçhɔf] ; 12 марта 1824 - 17 октября 1887) был немецким физиком , который способствовал фундаментальному пониманию электрических цепей , спектроскопии и эмиссии черного тела излучения с помощью нагретых объектов.

Он ввел термин « излучение черного тела» в 1862 году. В его честь «законами Кирхгофа» названы несколько различных наборов концепций, касающихся таких разнообразных предметов, как излучение черного тела и спектроскопия, электрические схемы и термохимия. Премия Бунзена – Кирхгофа в области спектроскопии названа в честь него и его коллеги Роберта Бунзена .

Жизнь и работа

Густав Кирхгоф родился 12 марта 1824 года в Кенигсберге , Пруссия , в семье юриста Фридриха Кирхгофа и Йоханны Генриетты Виттке. Его семья была лютеранами в Евангелической церкви Пруссии . Он окончил Кенигсбергский университет имени Альберта в 1847 году, где посетил математико-физический семинар под руководством Карла Густава Якоба , Франца Эрнста Ноймана и Фридриха Юлиуса Ришело . В том же году он переехал в Берлин , где оставался, пока не получил профессуру в Бреслау . Позже, в 1857 году, он женился на Кларе Ришело, дочери своего профессора математики Ришело. У пары было пятеро детей. Клара умерла в 1869 году. Он женился на Луизе Бреммель в 1872 году.

Черно-белое изображение двух мужчин средних лет, один из которых опирается локтем на деревянную колонну посередине.  Оба носят длинные куртки, а у более низкого мужчины слева борода.
Кирхгоф (слева) и Роберт Бунзен , ок.  1850 г.

Кирхгоф сформулировал свои законы цепей , которые теперь повсеместно используются в электротехнике , в 1845 году, еще будучи студентом. Он завершил это исследование как упражнение на семинаре; позже она стала его докторской диссертацией. Его призвали в Гейдельбергский университет в 1854 году, где он сотрудничал в спектроскопической работе с Робертом Бунзеном . В 1857 году он вычислил, что электрический сигнал в проводе без сопротивления движется по проводу со скоростью света . Он предложил свой закон теплового излучения в 1859 году и дал доказательство в 1861 году. Вместе Кирхгоф и Бунзен изобрели спектроскоп , который Кирхгоф использовал для идентификации элементов в Солнце , показав в 1859 году, что Солнце содержит натрий. Он и Бунзен открыли цезий и рубидий в 1861 году. В Гейдельберге он провел математико-физический семинар по образцу Франца Эрнста Неймана с математиком Лео Кенигсбергером . Среди посетителей этого семинара были Артур Шустер и Софья Ковалевская .

Он внес большой вклад в область спектроскопии , формализовав три закона, описывающих спектральный состав света, излучаемого раскаленными объектами, в значительной степени опираясь на открытия Дэвида Альтера и Андерса Йонаса Ангстрема . В 1862 году он был награжден медалью Рамфорда за исследования фиксированных линий солнечного спектра и инверсии ярких линий в спектрах искусственного света. В 1875 году Кирхгоф принял первую кафедру, специально посвященную теоретической физике в Берлине.

Он также внес вклад в оптику , тщательно решив волновое уравнение, чтобы обеспечить прочную основу принципа Гюйгенса (и исправить его в процессе).

В 1896 году он был избран членом Американского философского общества .

В 1884 году он стал иностранным членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук .

Кирхгоф умер в 1887 году и был похоронен на кладбище Святого Матфея Кирххоф в Шёнеберге , Берлин (всего в нескольких метрах от могил братьев Гримм ). Леопольд Кронекер похоронен на том же кладбище.

Законы цепи Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа состоит в том, что алгебраическая сумма токов в сети проводников, встречающихся в точке (или узле), равна нулю. Второй закон заключается в том, что в замкнутой цепи направленные суммы напряжений в замкнутой системе равны нулю.

Визуальное изображение законов Кирхгофа или спектроскопии

Три закона спектроскопии Кирхгофа

  1. Твердый, жидкий или плотный газ, возбужденный для излучения света, будет излучать на всех длинах волн и, таким образом, будет давать непрерывный спектр.
  2. Газ с низкой плотностью, возбужденный для излучения света, будет излучать свет на определенных длинах волн, и это дает спектр излучения .
  3. Если свет, составляющий непрерывный спектр, проходит через холодный газ с низкой плотностью, результатом будет спектр поглощения.

Кирхгоф не знал о существовании энергетических уровней в атомах. О существовании дискретных спектральных линий было известно с тех пор, как их открыл Фраунгофер в 1814 году. И то, что линии образуют дискретную математическую модель, было описано Иоганном Бальмером в 1885 году. Джозеф Лармор объяснил расщепление спектральных линий в магнитном поле, известное как эффект Зеемана. с помощью колебаний электронов. Но эти дискретные спектральные линии не объяснялись как электронные переходы до появления модели атома Бора в 1913 году, которая привела к квантовой механике .

Закон Кирхгофа теплового излучения

Это был закон теплового излучения Кирхгофа, в котором он предложил неизвестный универсальный закон для излучения, который привел Макса Планка к открытию кванта действия, ведущего к квантовой механике .

Закон термохимии Кирхгофа

Кирхгоф показал в 1858 году, что в термохимии изменение теплоты химической реакции определяется разницей в теплоемкости между продуктами и реагентами:

.

Интегрирование этого уравнения позволяет оценить теплоту реакции при одной температуре из измерений при другой температуре.

Работает

  • Gesammelte Abhandlungen (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1882 г.
  • Vorlesungen über Electricität und Magnetismus (на немецком языке). Лейпциг: Бенедикт Готхельф Тойбнер. 1891 г.
  • Vorlesungen über Mathematische Physik . 4 тома, Б.Г. Тойбнер, Лейпциг, 1876–1894.
    • Vol. 1: Механик . 1. Auflage, BG Teubner, Leipzig 1876 ( онлайн ).
    • Vol. 2: Mathematische Optik . BG Teubner, Leipzig 1891 (Herausgegeben von Kurt Hensel, онлайн ).
    • Vol. 3: Electricität und Magnetismus . Б. Г. Тойбнер, Лейпциг 1891 (Herausgegeben von Max Planck, онлайн ).
    • Vol. 4: Theorie der Wärme . Б. Г. Тойбнер, Лейпциг 1894, Herausgegeben von Max Planck

Смотрите также

Примечания

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки