ГУСТАВ КИРХГОФ: БИОГРАФИЯ, ЗАКОНЫ, ВКЛАД, РАБОТЫ - БИОГРАФИИ - 2025

Густав Кирхгоф (1824–1887), немецкий физик, родился в марте 1824 года в тогдашней Восточной Пруссии. За свою научную карьеру он внес важный вклад в такие области, как электричество, спектроскопия или измерение излучения черных тел.

С самого раннего возраста Кирхгофа поощряла его семья посвятить себя преподаванию в университете. Поскольку в старших классах он показал хорошие условия по математике, он решил выбрать этот предмет, хотя и в физико-математическом отделении. В Кенигберге, где он учился, он познакомился с важными учеными, которые повлияли на его исследования.

Густав Кирхгоф - Источник: Смитсоновские библиотеки, находящиеся в общественном достоянии

Еще не окончив университетского образования, Кирхгоф представил некоторые из своих первых работ. Среди наиболее известных - два свода законов, носящих его имя. Один посвящен тепловому излучению, хотя наиболее важным из них были законы, связанные с электротехникой.

Кирхгоф большую часть своей карьеры проработал в Гейдельбергском университете, несмотря на то, что получал предложения от других более известных центров. Только в преклонном возрасте и с довольно тяжелым состоянием здоровья он переехал в Берлин. Несмотря на это, он оставался активным до своей смерти в октябре 1887 года.

биография

Густав Роберт Кирхгоф родился в Кенигберге (тогда столица Восточной Пруссии) 12 октября 1824 года. В то время город был известен своей интеллектуальной деятельностью до такой степени, что его прозвали «Городом чистого разума».

Его семья принадлежала к местной элите, так как его отец был юристом, известным своей преданностью прусскому государству.

Высокие интеллектуальные способности Густава начали проявляться с самого раннего возраста. Кроме того, его воспитанием руководил отец, обязанный служить Пруссии.

Оба фактора привели к тому, что его профессиональные шаги были сосредоточены на том, чтобы стать профессором университета, поскольку в то время это были государственные должностные лица, что совпало с желанием его отца поставить свои навыки на службу своей стране.

образование

Институт Кнайпхофа был выбран его семьей для юного Густава для учебы в средней школе. В этом центре он начал показывать свои хорошие условия по математике, что побудило его направить учебу в университете именно на этот предмет.

Кирхгоф поступил в университетский центр в своем родном городе, в Университет Альберта. Это учреждение было известно семинаром по математической физике, основанным Францем Нойманом (считающимся отцом теоретической физики в стране) и Карлом Густавом Якобом Якоби (одним из самых выдающихся математиков того времени).

Будущий ученый посещал этот семинар между 1843 и 1846 годами. Однако он не мог воспользоваться учением Якоби, который был болен, и по этой причине именно Ноймман оказал наибольшее влияние на его обучение.

К тому времени Нойман начал интересоваться электрической индукцией и опубликовал свои первые две работы по индукции в 1845 году. Это заставило Кирхгофа, как своего ученика, обратить внимание и на эту тему. Кроме того, он также изучал математику у Фридриха Жюля Ришело.

Первые публикации

Еще в 1845 году, когда он еще учился, Кирхгоф представил работу о потоке электричества в круглой пластине. Позднее это исследование станет основой его докторской диссертации.

В том же году он взял за основу теорию, представленную другим физиком, Георгом Саймоном Омом, чтобы сформулировать то, что будет известно как законы электротехники Кирхгофа.

Трансфер в Берлин

Первым следствием публикации «Законов Кирхгофа» стало то, что автор получил стипендию для продолжения обучения в Париже. Однако ситуация в Европе в то время была очень напряженной, особенно между Пруссией и Францией, которые в конце концов вступили в войну в 1870 году.

По этой причине Кирхгоф отказался от варианта переезда во французскую столицу. Вместо этого он поселился в Берлине, где начал работать приват-доцентом (профессором, который не получал никакой зарплаты) в университете этого города.

За время, в течение которого он занимался этой деятельностью, ученый не переставал публиковать результаты своих исследований. Среди них он выделил свой вклад в теорию электрических и электростатических токов.

Следующим его пунктом назначения был Бреслау (ныне Вроцлав), где он был назначен экстраординарным профессором.

Гейдельбергский университет

Пребывание Кирхгофа в Бреслау длилось год, с 1851 по 1852 год. За это время физик подружился с Робертом Бунзеном, известным химиком.

Именно Бунзен убедил Кирхгофа покинуть город и начать работать учителем физики в Гейдельберге. Сотрудничество между двумя друзьями было очень плодотворным, и оба стали постоянными участниками встреч, проводимых группой ученых, организованной Германом фон Гельмгольцем.

Густав Кирхгоф женился в 1857 году на дочери своего бывшего учителя математики в Кенигсберге. Однако его жена Клара Ришело скончалась в 1869 году, оставив ученого одного на попечении пятерых общих детей. В 1872 году ученый повторно женился, на этот раз с Луизой Бреммель.

В то время здоровье Кирхгофа, которое всегда было нестабильным, ухудшилось, и он был вынужден пользоваться инвалидной коляской или, если это не удалось, костылями.

Слава ученого росла, и многочисленные университеты присылали ему предложения пополнить свой штат. Кирхгоф же предпочел остаться в Гейдельберге.

Вернуться в Берлин

Самочувствие Кирхгофа становилось все хуже и хуже. Вскоре у него начались трудности с проведением необходимых экспериментов для подтверждения своих исследований. Несмотря на его желание не покидать Гейдельберг, в конце концов он решил принять предложение Берлинского университета занять кафедру физико-математики.

Кирхгоф присоединился к своей новой должности в 1875 году и, помимо преподавательских обязанностей, продолжал проводить теоретические исследования. Результатом стал один из его самых известных трактатов: «Vorlesungen über Mathematischen Physik», опубликованный в четырех томах, когда он уже оставил берлинскую профессуру.

В возрасте 63 лет Густав Кирхгоф умер в Берлине 17 октября 1887 года.

Законы Кирхгофа

Законы Кирхгофа - это две группы законов об электрических цепях и тепловом излучении.

Оба свода законов названы в честь их автора, хотя самые известные из них относятся к электротехнике.

Три закона спектроскопии Кирхгофа

Ученый разработал набор законов, описывающих, как ведет себя излучение света раскаленными объектами:

1- Горячий твердый объект излучает свет непрерывного спектра.

2- Разрезанный газ излучает свет со спектральными линиями на дискретных длинах волн, которые зависят от химического состава газа.

3- Твердый объект при высокой температуре, окруженный разреженным газом при более низких температурах, излучает свет в непрерывном спектре с промежутками на дискретных длинах волн, положение которых зависит от химического состава газа.

Три закона спектрографии Кирхгофа впоследствии стали основой для возникновения квантовой механики.

Законы электротехники Кирхгофа

Как уже отмечалось, свод законов об электричестве, сформулированный Кирхгофом, был его наиболее важным вкладом в науку. Для этого он использовал предыдущие работы Георга Симона Ома.

Эти законы вскоре стали фундаментальными инструментами для анализа схем. Вкратце, его расширение позволяет измерять силу тока, а также разность потенциалов в определенной точке электрической цепи.

- Первый закон или закон Кирхгофа, соответствующий узлам: «В любом узле алгебраическая сумма входящих электрических токов равна сумме выходящих токов. Как эквивалент, алгебраическая сумма всех токов, которые проходят через узел, равна нулю "

- Второй закон или закон Кирхгофа, соответствующий сеткам: «в замкнутой цепи сети сумма совокупных падений напряжения в ее компонентах равна сумме подаваемых напряжений и, следовательно, алгебраической сумме разности потенциалов в сетке равны нулю ».

взносы

Помимо законов, носящих его имя, Кирхгоф внес гораздо больший вклад в науку, как практический, так и теоретический. Таким образом, он посвятил свои усилия улучшению знаний об электричестве, теории пластин, оптике и спектроскопии, среди других областей исследования.

Точно так же он провел различные исследования того, как происходит теплопроводность, и попытался измерить спектр небесных тел, включая Солнце и туманности. Последний помог ему создать пространственный атлас и продемонстрировать взаимосвязь между поглощением света и его излучением.

Формула дифракции Кирхгофа

Кирххоф использовал теорию дифракции, представленную Френелем в 1818 году, чтобы разработать формулу, описывающую, как ведут себя световые волны, когда они проходят через маленькую апертуру.

Спектрограф и новые методы спектрографического анализа

Как уже отмечалось, сотрудничество между Густавом Кирхгофом и Робертом Бунзеном во время их пребывания в Гейдельбергском университете было очень плодотворным. Оба ученых испробовали новаторские методы спектрографического анализа. На практике это позволило им открыть два новых химических элемента: рубидий и цезий.

Чтобы сделать эти открытия, двум исследователям пришлось создать новый инструмент: современный спектрограф. Он проецирует пламя на нижнюю часть шкалы с разными длинами волн. Таким образом, они смогли обнаружить спектральные линии, которые появляются, когда свет распадается на свой спектр.

Спектральный состав Солнца

Другим исследованием Кирхгофа была попытка измерить спектральный состав нашей звезды, Солнца.

Это исследование позволило ему выяснить, что, когда свет проходит через любой тип газа, он поглощает его длины волн, как если бы он был предварительно нагрет. Этот отель был назван линиями фраунгофера.

Кирхгоф использовал полученные знания для объяснения темных линий, присутствующих в солнечном спектре и усиливающихся, когда солнечный свет проходит через пламя. Результатом этого исследования стало обнародование Закона об эмиссии Кирхгофа-Клаузиуса, и это стало началом нового этапа в области астрономии.

Ученый использовал полученные результаты, чтобы в 1861 году определить присутствие на Солнце таких элементов, как магний, цинк, натрий или медь, которые встречаются в коре Земли.

В конечном итоге эти исследования помогли ему создать карту солнечного спектра. Карта, напечатанная в четырех цветах, была заказана Берлинской академией наук.

Деформация упругой пластины

Ученый также потратил часть своего времени на решение некоторых задач, связанных с упругими пластинами и их деформацией.

Первая теория по этому поводу была опубликована Софи Жермен и Симеоном Дени Пуассоном, а затем усовершенствована Клодом-Луи Навье. Работа Кирхгофа, который использовал дифференциальное исчисление, заключалась в том, чтобы ответить на вопросы, которые все еще оставались нерешенными.

Работы и публикации

Густав Кирхгоф был автором, самостоятельно или в сотрудничестве с другими коллегами, нескольких научных работ.

Среди наиболее важных - доклад, посвященный химическим элементам и их спектрам, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); его четыре тома по математической физике, Vorlesungen über Mathematischen Physik (1876–1894) и Gesammelte Abhandlungen.

Награды и почести

Вклад Густава Кирхгофа в науку был признан большим количеством институтов его времени. Среди тех, кто сделал его членом, были Королевское общество, Американская академия искусств и наук, Российская академия наук и Прусская академия наук.

Кроме того, ученый также получил следующие награды и премии за свои работы.

- Орден «За заслуги перед наукой и искусством».

- Медаль Рамфорда.

- Баварский орден Максимилиана за науку и искусство.

- Медаль Маттеуччи.

- Медаль Дэви.

После его смерти он также получил медаль Янсена, а лунный кратер и астероид были крещены его фамилией.

Ссылки

1. Биографии и жизни. Густав Кирхгоф. Получено с сайта biografiasyvidas.com
2. Макаллистер, Вилли. Законы Кирхгофа. Восстановлено с es.khanacademy.org
3. EcuRed. Густав Кирхгоф. Получено с ecured.cu
4. Редакторы энциклопедии Британника. Густав Кирхгоф. Получено с britannica.com
5. Известные ученые. Густав Кирхгоф. Получено с сайта famousscientists.org.
6. Энциклопедия Нового Света. Густав Кирхгоф. Получено с newworldencyclopedia.org
7. Институт истории науки. Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф. Получено с sciencehistory.org
8. Робертсон, EF; О'Коннор, Джей Джей Густав Роберт Кирхгоф. Получено с groups.dcs.st-and.ac.uk