Viața și opera lui Gustav Kirchhoff, fizician

Gustav Robert Kirchhoff (12 martie 1824 - 17 octombrie 1887) a fost un fizician german. Este cel mai cunoscut pentru dezvoltarea legilor lui Kirchhoff, care cuantifică curentul și tensiunea în circuitele electrice. În plus față de legile lui Kirchhoff, Kirchhoff a adus o serie de alte contribuții fundamentale la fizică, inclusiv lucrări la spectroscopie și radiații ale omului.

Fapte rapide: Gustav Kirchhoff

• Numele complet: Gustav Robert Kirchhoff
• Ocupaţie: Fizician
• Cunoscut pentru: Dezvoltarea legilor lui Kirchhoff pentru circuite electrice
• Născut: 12 martie 1824 la Königsberg, Prusia
• Decedat: 17 octombrie 1887 la Berlin, Germania
• Numele parintilor: Carl Friedrich Kirchhoff, Juliane Johanna Henriette von Wittke
• Numele soților: Clara Richelot (m. 1834-1869), Benovefa Karolina Sopie Luise Brömmel (m. 1872)

Anii timpurii și educația

Născut în Königsberg, Prusia (acum Kaliningrad, Rusia), Gustav Kirchhoff era cel mai tânăr dintre cei trei fii. Părinții săi au fost Carl Friedrich Kirchhoff, consilier juridic consacrat statului prusac, și Juliane Johanna Henriette von Wittke. Părinții lui Kirchhoff și-au încurajat copiii să slujească statul prusac cât mai bine. Kirchoff era un student puternic din punct de vedere academic, așa că plănuia să devină profesor universitar, ceea ce era considerat în acel moment un rol de funcționar public în Prusia. Kirchhoff a urmat liceul Kneiphofische alături de frații săi și a primit diploma în 1842.

După absolvirea liceului, Kirchhoff a început studiile în departamentul de Matematică-Fizică la Universitatea Albertus din Königsberg. Acolo, Kirchhoff a participat la un seminar de matematică-fizică din 1843 până în 1846 dezvoltat de matematicienii Franz Neumann și Carl Jacobi.

Neumann a avut, în special, un impact profund asupra lui Kirchhoff și l-a încurajat să continue fizica matematică - domeniu care se concentrează pe dezvoltarea metodelor matematice pentru probleme în fizică. În timp ce studia cu Neumann, Kirchhoff a publicat prima sa lucrare în 1845, la 21 de ani. Această lucrare conținea cele două legi ale lui Kirchhoff, care permit calculul curentului și tensiunii în circuitele electrice.

Legile lui Kirchhoff

Legile lui Kirchhoff pentru curent și tensiune sunt la baza analizei circuitelor electrice, permițând cuantificarea curentului și tensiunii în circuit. Kirchhoff a derivat aceste legi generalizând rezultatele legii lui Ohm, care afirmă că curentul dintre două puncte este direct proporțional cu tensiunea dintre aceste puncte și invers proporțional cu rezistența.

Prima lege a lui Kirchhoff spune că la o joncțiune dată într-un circuit, curentul care intră în joncțiune trebuie să fie egal cu suma curenților care părăsesc joncțiunea. A doua lege a lui Kirchhoff spune că dacă există o buclă închisă într-un circuit, suma diferențelor de tensiune din buclă este egală cu zero.

Prin colaborarea sa cu Bunsen, Kirchhoff a dezvoltat trei legi ale lui Kirchhoff pentru spectroscopie:

1. Incandescentsolidele, lichidele sau gazele dense - care se aprind după ce sunt încălzite - emit a continuu spectru de lumină: emit lumină la toate lungimile de undă.
2. Un gaz fierbinte, cu densitate redusă produce un an emisie-line spectru: gazul emite lumină la lungimi de undă specifice, discrete, care pot fi văzute ca linii strălucitoare într-un spectru altfel întunecat.
3. Un spectru continuu care trece printr-un gaz mai răcoros și cu densitate mică produce un absorbție-line spectru: gazul absoarbe lumină la lungimi de undă specifice, discrete, care pot fi văzute ca linii întunecate într-un spectru altfel continuu.

Deoarece atomii și moleculele își produc propriile spectre unice, aceste legi permit identificarea atomilor și moleculelor găsite în obiectul studiat.

Kirchhoff a efectuat, de asemenea, lucrări importante în radiațiile termice și a propus legea lui Kirchhoff a radiației termice în 1859. Această lege prevede că emisivitatea (capacitatea de a emite energie ca radiație) și absorbția (capacitatea de a absorbi radiația) a unui obiect sau suprafață sunt egale la orice lungimea de undă și temperatura, dacă obiectul sau suprafața se află la un echilibru termic static.

În timp ce studia radiația termică, Kirchhoff a inventat și termenul „corp negru” pentru a descrie un obiect ipotetic care a absorbit toată lumina care a intrat și astfel a emis toată lumina atunci când a fost menținută la o temperatură constantă pentru a stabili echilibrul termic. În 1900, fizicianul Max Planck ar ipoteza că aceste corpuri negre absorbeau și emiteau energie în anumite valori numite „quanta”. Această descoperire ar servi drept una dintre ideile cheie ale mecanicii cuantice..

Carieră academică

În 1847, Kirchhoff a absolvit Universitatea Königsberg și a devenit un lector neplătit la Universitatea Berlin din Germania în 1848. În 1850, a devenit profesor asociat la Universitatea Breslau și în 1854 profesor de fizică la Universitatea Heidelberg. La Breslau, Kirchhoff l-a întâlnit pe chimistul german Robert Bunsen, după care a fost numit arzătorul Bunsen, și Bunsen a fost cel care a aranjat ca Kirchhoff să vină la Universitatea Heidelberg.

În anii 1860, Kirchhoff și Bunsen au arătat că fiecare element ar putea fi identificat cu un model spectral unic, stabilind că spectroscopia ar putea fi utilizată pentru a analiza experimental elementele. Perechea ar descoperi elementele de cesiu și rubidiu în timp ce investiga elementele la soare folosind spectroscopie.

În plus față de activitatea sa în spectroscopie, Kirchhoff ar studia și radiațiile persoanelor negre, acoperind termenul în 1862. Lucrarea sa este considerată fundamentală pentru dezvoltarea mecanicii cuantice. În 1875, Kirchhoff a devenit catedra de fizică matematică la Berlin. Ulterior s-a retras în 1886.

Viața și moștenirea ulterioară

Kirchhoff a murit la 17 octombrie 1887 la Berlin, Germania, la vârsta de 63 de ani. Este amintit pentru contribuțiile sale la domeniul fizicii, precum și pentru influența sa în cariera de profesor. Legile lui Kirchhoff pentru circuite electrice sunt acum predate ca parte a cursurilor de fizică introductivă despre electromagnetism.

surse

• Hockey, Thomas A., editor. Enciclopedia biografică a astronomilor. Springer, 2014.
• Inan, Aziz S. „Ce a împiedicat Gustav Robert Kirchhoff după 150 de ani?” Proceedings of 2010 IEEE International Symposium on Circuits and Systems, p. 73-76.
• „Legile lui Kirchhoff.” Universitatea Cornell, http://astrosun2.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/kirchhoff.htm.
• Kurrer, Karl-Eugen. Istoria teoriei structurilor: de la analiza arcului la mecanica calculațională. Ernst & Sohn, 2008.
• - Gustav Robert Kirchhoff. Expresii moleculare: știință, optică și voi, 2015, https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/kirchhoff.html.
• O'Connor, J. J. și Robertson, E. F. „Gustav Robert Kirchhoff.” Universitatea St. Andrews, Scoția, 2002.
• Palma, Christopher. „Legile și spectroscopia lui Kirchoff.” Universitatea de Stat din Pennsylvania, https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3_p6.html.