ГУСТАВ КІРХГОФФ: БІОГРАФІЯ, ЗАКОНИ, ВНЕСКИ, ПРАЦІ - БІОГРАФІЇ - 2025

Густав Кірхгофф (1824-1887) був німецьким фізиком, народженим у березні 1824 року в тодішній Східній Пруссії. Протягом своєї наукової кар’єри він зробив важливий внесок у такі сфери, як електрика, спектроскопія або вимірювання випромінювання чорних тіл.

З самого раннього віку Кірхгофф заохочувався родиною присвятити себе викладанню в університеті. Оскільки в середній школі він показав свої хороші умови для математики, він вирішив обрати цей предмет, хоча у фізико-математичній галузі. У Кенігберзі, де він навчався, він вступив у контакт з важливими вченими, які вплинули на його дослідження.

Густав Кірхгофф - Джерело: Смітсонівські бібліотеки під загальнодоступним доступом

Не закінчивши ще університетського навчання, Кірхгоф представив деякі свої перші роботи. Серед найвизначніших - два закони, що носять його ім’я. Одна присвячена тепловому випромінюванню, хоча найважливішими були закони, пов'язані з електротехнікою.

Кірхгоф провів більшу частину своєї кар'єри в Гейдельберзькому університеті, незважаючи на отримання пропозицій від інших більш відомих центрів. Лише в старості і з досить нестабільним станом здоров’я він переїхав до Берліна. Незважаючи на це, він залишався активним до моменту своєї смерті, у жовтні 1887 року.

Біографія

Густав Роберт Кірхгофф народився в Кенігберзі (тоді столиці Східної Пруссії) 12 жовтня 1824 р. На той час місто було відоме своєю інтелектуальною діяльністю, до того, що його прозвали "Містом чистої причини".

Його сім'я належала до місцевої еліти, так як його батько був юристом, відомим своєю відданістю прусській державі.

Високі інтелектуальні здібності Густава почали проявляти себе з малих років. Крім того, його освітою керував батько, який зобов’язав служити Пруссії.

Обидва чинники змусили його професійних кроків бути зосередженими на тому, щоб стати професором університету, оскільки на той час це були державні чиновники, що збігалося з бажанням батька, щоб він поставив свою майстерність на службу своїй країні.

Освіта

Кнейпгофський інститут був місцем, обраним його родиною для молодого Густава для відвідування середньої школи. У цьому центрі він почав демонструвати свої хороші умови для математики, що змусило його зорієнтувати навчання в університеті на цей предмет.

Кірхгоф вступив до університетського центру у своєму рідному місті, університеті Альберта. Цей заклад був відомий семінаром з математичної фізики, заснованим Францом Нойманом (вважається батьком теоретичної фізики в країні) та Карлом Густавом Якобом Якобі (одним із найвідоміших математиків того часу).

Майбутній учений відвідав цей семінар між 1843 і 1846 роками. Однак він не міг скористатися вченням Якобі, який захворів, і саме з цієї причини найбільший вплив на його навчання мав Нейман.

До цієї дати Нойман почав цікавитися електричною індукцією і опублікував свої перші дві праці про індукцію в 1845 році. Це змусило Кірхгофа, як його учня, почати також звертати увагу на цю тему. Крім того, він також вивчав математику разом з Фрідріхом Жулем Рішелотом.

Перші публікації

Ще в 1845 р., Коли він ще навчався, Кірхгоф представив роботу про потік електроенергії круглою пластиною. Пізніше це дослідження стане основою його докторської дисертації.

Того ж року він взяв за довідку теорію, яку представив інший фізик Георг Саймон Ом, щоб сформулювати те, що було б відоме як Закони Кірхгофа в електротехніці.

Переїзд до Берліна

Першим наслідком публікації Законів Кірхгофа було те, що автор отримав стипендію для продовження навчання в Парижі. Однак ситуація в Європі на той час була дуже напруженою, особливо між Пруссією та Францією, яка врешті-решт піде на війну 1870 року.

З цієї причини Кірхгофф відхилив варіант переїзду до столиці Франції. Натомість він оселився в Берліні, де почав працювати приватним доцентом (професором, який не отримував жодної зарплати) в університеті цього міста.

За час, за який він здійснював цю діяльність, вчений не припиняв публікувати результати своїх досліджень. Серед них він виділив свій внесок у теорію електричного та електростатичного струмів.

Наступним його призначенням був Бреслав (нині його називають Вроцлавом), де його призначили надзвичайним професором.

Гейдельберзький університет

Перебування Кірхгофа в Бреславі тривало рік, з 1851 по 1852 рр. За цей час фізик подружився з Робертом Бунзеном, відомим хіміком.

Бунзен переконав Кірхгофа покинути місто, щоб почати працювати вчителем фізики в Гейдельберзі. Співпраця між двома друзями була дуже плідною, і вони стали постійними на зустрічах, проведених групою вчених, організованою Германном фон Гельмгольцем.

Густав Кірххофф одружився в 1857 році донькою свого колишнього вчителя математики в Кенігсберзі. Однак його дружина Клара Рішелот померла у 1869 році, залишивши вченого самотужки під опікою п’яти дітей, які мали спільне життя. У 1872 році вчений повторно одружився, на цей раз з Луїзою Бреммель.

У той час здоров'я Кірхгофа, яке завжди було невдалим, погіршувалося, і він був змушений користуватися інвалідним візком або, якщо цього не вдалося, милицями.

Слава вченого зростала, і численні університети надсилали йому пропозиції приєднатися до їх співробітників. Однак Кірхгоф вважав за краще залишитися в Гейдельберзі.

Назад до Берліна

Стан здоров'я Кірхгофа ставав все гіршим і гіршим. Незабаром у нього виникли труднощі з проведенням необхідних експериментів для підтвердження своїх досліджень. Незважаючи на бажання не залишати Гейдельберга, врешті-решт він вирішив прийняти пропозицію від Берлінського університету зайняти кафедру фізико-математичного.

Кірхгофф приєднався до своєї нової посади в 1875 році і, крім викладацьких обов'язків, продовжував проводити теоретичні дослідження. Результатом цього став один з його найвідоміших трактатів: Vorlesungen über mathematischen Physik, опублікований у чотирьох томах, коли він вже покинув берлінську професію.

У віці 63 років Густав Кірххофф помер у Берліні 17 жовтня 1887 року.

Закони Кірхгофа

Закони Кірхгофа - це дві групи законів про електричні ланцюги та теплові випромінювання.

Обидва закони названі на честь їхнього автора, хоча найбільш відомими є ті, що стосуються електротехніки.

Три закони спектроскопії Кірхгофа

Вчений розробив набір законів, щоб описати, як поводиться випромінювання світла предметами розжарювання:

1- Нагрітий твердий предмет виробляє світло в безперервному спектрі.

2- Деякий газ виробляє світло спектральними лініями на дискретних довжинах хвиль, які залежать від хімічного складу газу.

3- Твердий об'єкт при високій температурі, оточений подрібненим газом при нижчих температурах, виробляє світло в безперервному спектрі з розривами на дискретних довжинах хвиль, положення яких залежать від хімічного складу газу.

Три закони спектрографії Кірхгофа були згодом основою для виникнення квантової механіки.

Закони Кірхгофа в електротехніці

Як зазначалося, законопроект про електроенергію, сформульований Кірхгоффом, був його найбільш актуальним внеском у науку. Для цього він спирався на попередню роботу Георга Саймона Ома.

Ці закони незабаром стали фундаментальними інструментами для аналізу ланцюгів. Дуже узагальненим чином його розширення дозволяє виміряти інтенсивність струму, а також різницю потенціалів у певній точці електричного кола.

- Перший закон або закон Кірхгофа, що відповідає вузлам: "У будь-якому вузлі алгебраїчна сума електричних струмів, що надходять, дорівнює сумі струмів, які виходять. Як еквівалент, алгебраїчна сума всіх струмів, які проходять через вузол, дорівнює нулю "

- Другий закон або закон Кірхгофа, що відповідає сіткам: "у замкнутому ланцюзі мережі сума набору перепадів напруги в його компонентах дорівнює сумі поданих напруг і, отже, алгебраїчної суми різниця потенціалів у сітці дорівнює нулю. "

Внески

Крім законів, що носять його ім'я, Кірхгоф зробив ще багато внесків у науку, як практичну, так і теоретичну. Таким чином, він присвятив свої зусилля вдосконаленню знань про електрику, теорію пластин, оптику та спектроскопію, серед інших галузей дослідження.

Так само він проводив різні дослідження щодо того, як відбувається теплопровідність, і намагався виміряти спектр небесних тіл, включаючи сонце та туманності. Останній допоміг йому створити просторовий атлас і продемонструвати зв’язок між поглинанням світла та його випромінюванням.

Формула дифракції Кірхгофа

Кірхгоф використав теорію дифракції, представлену Френелем у 1818 р., Щоб розробити формулу, яка описує, як поводяться світлові хвилі, коли вони проходять через невелику діафрагму.

Спектрограф та нові методи спектрографічного аналізу

Як зазначалося, співпраця Густава Кірхгоффа та Роберта Бунзена під час їх перебування в Гейдельберзькому університеті була дуже плідною. Обидва вчені спробували піонерські методи спектрографічного аналізу. На практиці це дозволило їм виявити два нові хімічні елементи: рубідій та цезій.

Щоб зробити ці відкриття, двом дослідникам довелося зробити новий інструмент: сучасний спектрограф. Він проектує полум’я на дно шкали різної довжини хвилі. Таким чином, вони змогли знайти спектральні лінії, які з’являються, коли світло розпадається на його спектр.

Спектральний склад Сонця

Ще одним із досліджень Кірхгофа було спробувати виміряти спектральний склад нашої зірки, Сонця.

Це дослідження дозволило йому з'ясувати, що коли світло проходить через будь-який тип газу, він поглинає свої довжини хвилі так само, як і коли б його раніше нагрівали. Ця власність була охрещена лініями Fraunhofer.

Кірхгоф використовував отримані знання як пояснення темних ліній, наявних у сонячному спектрі, і посилюються, коли сонячне світло проходить через полум'я. Результатом цього дослідження стало оприлюднення Закону про викиди Кірхгоффа-Клаузіуса, і це стало початком нового етапу в галузі астрономії.

Вчений використовував отримані результати, щоб визначити у 1861 р. Наявність на Сонці таких елементів, як магній, цинк, натрій або мідь, що трапляються в земній корі Землі.

Зрештою, ці дослідження допомогли йому створити карту сонячного спектру. Карта, надрукована в чотирьох кольорах, була замовлена ​​Берлінською академією наук.

Деформація пружної пластини

Вчений витратив частину свого часу на вирішення деяких завдань, пов’язаних із пружними пластинами та їх деформацією.

Першу теорію з цього приводу опублікували Софі Жермен та Сімеон Дені Пуассон, а згодом удосконалила Клод-Луї Нав'є. Завдання Кірхгофа, яка використовувала диференційне обчислення, полягала у тому, щоб відповісти на питання, які досі залишаються невирішеними.

Твори та публікації

Густав Кірххофф був автором, окремо або у співпраці з іншими колегами, декількох наукових праць.

Серед найважливіших - ті, що присвячені хімічним елементам та їх спектрам, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); його чотири томи з математичної фізики, Vorlesungen über mathematischen Physik (1876-1894) та Gesammelte Abhandlungen.

Нагороди та відзнаки

Внесок Густава Кірхгоффа в науку був визнаний великою кількістю установ свого часу. Серед тих, хто назвав його членом, були Королівське товариство, Американська академія мистецтв і наук, Російська академія наук та Прусська академія наук.

Крім того, вчений отримав також такі нагороди та призи на знак визнання за свою працю.

- орден «За заслуги науки і мистецтв».

- Медаль Ромфорда.

- Баварський орден Максиміліана за науку та мистецтво.

- Медаль Маттеуччі.

- Медаль Деві.

Після смерті він також отримав медаль Янсена, а його прізвище хрестили місячний кратер і астероїд.

Список літератури

1. Біографії та життя. Густав Кірхгофф. Отримано з biografiasyvidas.com
2. МакАллістер, Віллі. Закони Кірхгофа. Відновлено з es.khanacademy.org
3. EcuRed. Густав Кірхгофф. Отримано з eured.cu
4. Редактори Encyclopeedia Britannica. Густав Кірхгофф. Отримано з britannica.com
5. Відомі вчені. Густав Кірхгофф. Отримано з famousscientists.org
6. Нова світова енциклопедія. Густав Кірхгофф. Отримано з newworldencyclopedia.org
7. Інститут історії науки. Роберт Бунсен та Густав Кірхгофф. Отримано з sciencehistory.org
8. Робертсон, Е.Ф .; О'Коннор, Дж. Дж. Густав Роберт Кірхгофф. Отримано з groups.dcs.st-and.ac.uk