Густав Кирхгоф
Густав Кирхгоф | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | Густав Роберт Кирхгоф 12 марта 1824 г. |
| Умер | 17 октября 1887 г. (63 года) |
| Национальность | Прусский (1824–1871) Немецкий (1871–1887) |
| Альма-матер | Кенигсбергский университет |
| Известный | Законы цепи Кирхгофа Закон теплового излучения Кирхгофа Законы спектроскопии Кирхгофа Закон термохимии Кирхгофа |
| Награды | Медаль Румфорда (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 |
| Докторантура | Франц Эрнст Нойман [ нужна цитата ] |
| Известные студенты | Лоранд Этвос Эдвард Николс Габриэль Липпман [ нужна цитата ] Dmitri Ivanovich Mendeleev Макс Планк Жюль Пиккар Макс Нётер Хайке Камерлинг-Оннес Эрнст Шредер |
Густав Роберт Кирхгоф (англ. Немецкий: [ˈkɪʁçhɔf] ; 12 марта 1824 — 17 октября 1887) — немецкий физик и математик внесший вклад в фундаментальное понимание электрических цепей , спектроскопии и излучения чёрного тела , нагретыми объектами. [1] [2]
В 1860 году он ввёл термин « излучение чёрного тела» .
Несколько различных наборов концепций названы в его честь «законами Кирхгофа», в том числе законы цепи Кирхгофа , закон теплового излучения Кирхгофа и закон термохимии Кирхгофа.
Премия Бунзена-Кирхгофа в области спектроскопии названа в честь Кирхгофа и его коллеги Роберта Бунзена .
Жизнь и работа [ править ]
Густав Кирхгоф родился 12 марта 1824 года в Кенигсберге , Пруссия , в семье юриста Фридриха Кирхгофа и Йоханны Генриетты Виттке. [3] Его семья была лютеранами Евангелической церкви Пруссии . В 1847 году он окончил Кёнигсбергский университет имени Альберта , где посещал математико-физический семинар под руководством Карла Густава Якоба Якоби . [4] Франц Эрнст Нейман и Фридрих Юлиус Ришело . В том же году он переехал в Берлин , где оставался до получения профессорской должности 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. [5]
Кирхгоф сформулировал свои законы цепей , которые сейчас повсеместно распространены в электротехнике , в 1845 году, когда он был еще студентом. Он завершил это исследование как семинарское упражнение; позже это стало его докторской диссертацией. В 1854 году его призвали в Гейдельбергский университет , где он сотрудничал в спектроскопических работах с Робертом Бунзеном . В 1857 году он рассчитал, что электрический сигнал в проводе без сопротивления распространяется по проводу со скоростью света . [6] [7] Он предложил свой закон теплового излучения в 1859 году и дал доказательство в 1861 году. Вместе Кирхгоф и Бунзен изобрели спектроскоп , который Кирхгоф использовал, чтобы стать пионером в идентификации элементов на Солнце , показав в 1859 году, что Солнце содержит натрий . Он и Бунзен открыли цезий и рубидий в 1861 году. [8] В Гейдельберге он провел математико-физический семинар по образцу Франца Эрнста Неймана с математиком Лео Кенигсбергером . Среди тех, кто посетил этот семинар, были Артур Шустер и Софья Ковалевская .
Он внес большой вклад в область спектроскопии, формализовав три закона, которые описывают 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 Румфорда за исследования фиксированных линий солнечного спектра и инверсии ярких линий в спектрах искусственного света. [а] первую кафедру, посвященную теоретической физике В 1875 году Кирхгоф принял в Берлине .
Он также внес свой вклад в оптику , тщательно решив волновое уравнение , чтобы обеспечить прочную основу для принципа Гюйгенса (и исправить его в процессе). [10] [11]
В 1864 году он был избран членом Американского философского общества . [12]
В 1884 году он стал иностранным членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук . [13]
Кирхгоф умер в 1887 году и был похоронен на кладбище Святого Маттеуса Кирхгофа в Шенеберге , Берлин (всего в нескольких метрах от могил братьев Гримм ). Леопольд Кронекер похоронен на том же кладбище.
Законы Кирхгофа [ править ]
Первый закон Кирхгофа заключается 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 системе равны нулю.
спектроскопии Кирхгофа Три закона
- Твердое тело, жидкость или плотный газ, возбужденный для излучения света, будет излучать свет на всех длинах волн и, таким образом, создавать непрерывный спектр.
- Газ низкой плотности, возбуждаемый для излучения света, будет делать это на определенных длинах волн, и это создает спектр излучения .
- 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. Существование дискретных спектральных линий было известно с тех пор, как Фраунгофер открыл их в 1814 году. И то, что линии образуют дискретную математическую структуру, было описано Иоганном Бальмером в 1885 году. Джозеф Лармор объяснил расщепление спектральных линий в магнитном поле , известное как эффект Зеемана. за счет колебаний электронов. [14] [15] Но эти дискретные спектральные линии не были объяснены как электронные переходы до появления модели атома Бора в 1913 году, которая помогла создать квантовую механику .
Закон теплового излучения Кирхгофа [ править ]
Именно закон теплового излучения Кирхгофа, в котором он предложил неизвестный универсальный закон излучения, привел Макса Планка к открытию кванта действия, ведущего к квантовой механике .
Закон термохимии Кирхгофа [ править ]
Кирхгоф показал в 1858 году, что в термохимии изменение теплоты химической реакции определяется разницей в теплоемкости продуктов и реагентов:
- .
Интегрирование этого уравнения позволяет оценить теплоту реакции при одной температуре на основе измерений при другой температуре. [16] [17]
Теорема Кирхгофа в теории графов [ править ]
Кирхгоф также работал в математической области теории графов , в которой доказал теорему Кирхгофа о матричном дереве .
Работает [ править ]
- Сборник трактатов (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1882.
- Лекции по электричеству и магнетизму (на немецком языке). Лейпциг: Бенедикт Готхельф Тойбнер. 1891.
- Лекции по математической физике . 4 тома, Б. Г. Тойбнер, Лейпциг, 1876–1894 гг.
- Том 1: Механика . 1-е издание, Б. Г. Тойбнер, Лейпциг, 1876 г. ( онлайн ).
- Том 2: Математическая оптика . Б. Г. Тойбнер, Лейпциг, 1891 г. (под редакцией Курта Хензеля, онлайн ).
- Том 3: Электричество и магнетизм . Б. Г. Тойбнер, Лейпциг, 1891 г. (Опубликовано Максом Планком, онлайн ).
- Том 4: Теория тепла . Б. Г. Тойбнер, Лейпциг, 1894 г., под редакцией Макса Планка [18]
См. также [ править ]
- Уравнения Кирхгофа
- Интегральная теорема Кирхгофа
- Матрица Кирхгофа
- Тензор напряжений Кирхгофа
- Преобразование Кирхгофа
- Формула дифракции Кирхгофа
- Идеальные черные тела Кирхгофа
- Теорема Кирхгофа
- Интеграл Кирхгофа – Гельмгольца
- Теория пластин Кирхгофа – Любви
- Напряжение Пиолы – Кирхгофа
- Модель Сен-Венана – Кирхгофа
- Формула затухания Стокса – Кирхгофа
- Ранг цепи
- Вычислительная аэроакустика
- Пламенно-эмиссионная спектроскопия
- Спектроскоп
- Физический институт Кирхгофа
- Список немецких изобретателей и первооткрывателей
Примечания [ править ]
- ^ Маршалл, Джеймс Л.; Маршалл, Вирджиния Р. (2008). «Повторное открытие элементов: минеральные воды и спектроскопия» (PDF) . Шестиугольник : 42–48 . Проверено 31 декабря 2019 г.
- ^ Уэйгуд, Адриан (19 июня 2013 г.). Введение в электротехнику . Рутледж. ISBN 9781135071134 .
- ^ Кондепуди, Дилип; Пригожин, Илья (5 ноября 2014 г.). Современная термодинамика: от тепловых двигателей к диссипативным структурам . Джон Уайли и сыновья. п. 288. ИСБН 9781118698709 .
- ^ Хоккей, Томас (2009). «Кирхгоф, Густав Роберт» . Биографическая энциклопедия астрономов . Спрингер Природа . ISBN 978-0-387-31022-0 . Проверено 22 августа 2012 г.
- ^ «Густав Роберт Кирхгоф – постоянная экспозиция» . Физический институт Кирхгофа . Проверено 18 марта 2016 г.
16 августа 1857 года он женился на Кларе Ришело, дочери кёнигсбергского математика... Госпожа Клара умерла в 1869 году. В декабре 1872 года Кирхгоф женился на Луизе Бреммель.
- ^ Кирхгоф, Г. (1857). «О движении электричества в проводах». Философский журнал . 13 : 393–412.
- ^ Грано, П.; Ассис, АКТ (1994). «Кирхгоф о движении электричества в проводниках» (PDF) . Апейрон . 1 (19): 19–25. Архивировано (PDF) из оригинала 8 января 2006 г.
- ^ Уикс, Мэри Эльвира (1956). Открытие элементов (6-е изд.). Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования.
- ^ Азимов, Исаак Тайна Вселенной (Oxford University Press, 1992) с. 109
- ^ Б. Б. Бейкер и Э. Т. Копсон, Математическая теория принципа Гюйгенса (Oxford University Press, 1939), стр. 36–38.
- ^ Д. Миллер, «Исправленный принцип распространения волн Гюйгенса», Опт. Летт. 16 , 1370–1372 (1991)
- ^ «История участников APS» . search.amphilsoc.org . Проверено 16 апреля 2021 г.
- ^ «Г. Р. Кирхгоф (1824–1887)» . Королевская Нидерландская академия искусств и наук . Проверено 22 июля 2015 г.
- ^ Истории электрона: рождение микрофизики под редакцией Джеда З. Бухвальда, Эндрю Уорвика
- ^ Лармор, Джозеф (1897), , Philosophical Transactions of the Royal Society , 190 : 205–300, Bibcode : 1897RSPTA.190..205L , дои : 10.1098/rsta.1897.0020
- ^ Лейдлер К.Дж. и Мейзер Дж.Х., «Физическая химия» (Бенджамин/Каммингс 1982), стр.62.
- ^ Аткинс П. и де Паула Дж., «Физическая химия Аткинса» (8-е изд., WH Freeman 2006), стр.56
- ^ Мерритт, Эрнест (1895). «Обзор лекций по математической физике. Том IV. Теория теплоты Густава Кирхгофа под редакцией Макса Планка» . Физический обзор . Американское физическое общество: 73-75.
Густав Роберт Кирхгоф, «IV. О взаимосвязи между излучательной способностью и способностью тел поглощать тепло и свет», Annals of Physics 185(2), 275–301 (1860). (выдумка термина «черное тело») [О соотношении излучательной способности и поглощающей способности тел тепла и света]
Ссылки [ править ]
- Варбург, Э. (1925). «Памяти Густава Кирхгофа». Естественные науки . 13 (11): 205. Бибкод : 1925NW.....13..205W . дои : 10.1007/BF01558883 . S2CID 30039558 .
- Степанов, Б.И. (1977). «Густав Роберт Кирхгоф (к девяностолетию со дня его смерти)». Журнал прикладной спектроскопии . 27 (3): 1099. Бибкод : 1977JApSp..27.1099S . дои : 10.1007/BF00625887 . S2CID 95181496 .
- Эверест, AS (1969). «Кирхгоф-Густав Роберт 1824–1887». Физическое образование . 4 (6): 341. Бибкод : 1969PhyEd...4..341E . дои : 10.1088/0031-9120/4/6/304 . S2CID 250765281 .
- Кирхгоф, Густав (1860). «О линиях Фраунгофера» . Ежемесячные отчеты Королевской прусской академии наук в Берлине : 662–665. ISBN 978-1-113-39933-5 . Полный текст HathiTrust . Частичный английский перевод доступен в книге Мэги, Уильям Фрэнсис , Справочник по физике (1963). Кембридж: Гарвардский университет . п. 354-360.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Густав Кирхгоф в проекте «Математическая генеалогия»
- О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Густав Кирхгоф» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
- Вайсштейн, Эрик Вольфганг (ред.). «Кирхгоф, Густав (1824–1887)» . Мир Науки .
- Клаус Хентшель : Густав Роберт Кирхгоф и его сотрудничество с Робертом Вильгельмом Бунзеном, в: Карл фон Мейенн (ред.) Великие физики , Мюнхен: Бек, том. 1 (1997), стр. 416–430, 475–477, 532–534.
- Клаус Хентшель : Картирование спектра. Методы визуального представления в исследованиях и преподавании , Оксфорд: OUP, 2002.
- Статья Кирхгофа 1857 года о скорости электрических сигналов в проводе.
Тексты в Wikisource:
- « Кирхгоф, Густав Роберт ». Американская энциклопедия . 1920.
- « Кирхгоф, Густав Роберт ». Справочник нового студента . 1914.
- « Кирхгоф, Густав Роберт ». Британская энциклопедия (11-е изд.). 1911.
- « Кирхгоф, Густав Роберт ». Новая международная энциклопедия . 1905.
- « Эскиз Густава Роберта Кирхгофа ». Научно-популярный ежемесячник . Том. 33 мая 1888 года.
- « Кирхгоф, Густав Роберт ». Американская Циклопедия . 1879.
Внешние ссылки [ править ]
Цитаты, связанные с Густавом Кирхгофом, в Wikiquote 
СМИ, связанные с Густавом Робертом Кирхгофом, на Викискладе? - Открытая библиотека
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
| Люди | |
| Другой | |
- Густав Кирхгоф
- 1824 рождения
- 1887 смертей
- Физики-оптики
- Немецкие изобретатели XIX века
- Первооткрыватели химических элементов
- Ученые из Кенигсберга
- Спектроскописты
- Немецкие гидродинамики
- Выпускники Кенигсбергского университета
- Академический состав Университета Бреслау
- Академический состав Гейдельбергского университета
- Академический состав Берлинского университета имени Гумбольдта
- Почетные члены Королевского общества Эдинбурга
- Иностранные члены Королевского общества
- Иностранные сотрудники Национальной академии наук
- Члены Королевской Нидерландской академии искусств и наук
- Лауреаты Pour le Mérite (гражданский класс)
- Физики из Королевства Пруссия
- Немецкие физики XIX века
- Ученые по редкоземельным элементам
- Члены Королевского общества Эдинбурга
- Обладатели медали Маттеуччи
- Члены Геттингенской академии наук и гуманитарных наук
- Лауреаты медали Котениуса