Густав Кирхгоф

Густав Кирхгоф
Рожденный	Густав Роберт Кирхгоф ( 1824-03-12 ) 12 марта 1824 г. Кенигсберг , провинция Восточная Пруссия , Королевство Пруссия , Германская Конфедерация
Умер	17 октября 1887 г. (1887-10-17) (63 года) Берлин , провинция Бранденбург , Королевство Пруссия , Германская империя
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
Известные студенты	Лоранд Этвос Эдвард Николс Габриэль Липпман 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.

он ввёл термин «излучение чёрного тела» В 1860 году .

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

Густав Кирхгоф родился 12 марта 1824 года в Кенигсберге , Пруссия , в семье юриста Фридриха Кирхгофа и Йоханны Генриетты Виттке. Его семья была лютеранами Евангелической церкви Пруссии . В 1847 году он окончил Кенигсбергский университет имени Альберта , где посещал математико-физический семинар под руководством Карла Густава Якоба Якоби . 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.

Кирхгоф (слева) и Роберт Бунзен , ок. 1850 г.

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 . 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 впервые идентифицировать элементы на 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 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. В 1875 году Кирхгоф принял в Берлине первую кафедру, посвященную теоретической физике .

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

В 1864 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 Маттеуса Кирхгофа в Шенеберге , Берлин (всего в нескольких метрах от могил братьев Гримм ). Леопольд Кронекер похоронен на том же кладбище.

Законы Кирхгофа

Основная статья: Законы цепи Кирхгофа

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

Смотрите также: История спектроскопии.

Визуальное изображение законов спектроскопии Кирхгофа.

1. Твердое тело, жидкость или плотный газ, возбужденный для излучения света, будет излучать на всех длинах волн и, таким образом, создавать непрерывный спектр.
2. Газ низкой плотности, возбуждаемый для излучения света, будет делать это на определенных длинах волн, и это создает 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. Существование дискретных спектральных линий было известно с тех пор, как Фраунгофер открыл их в 1814 году. И то, что линии образовывали 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. Но эти дискретные спектральные линии не были объяснены как электронные переходы до появления Бора модели атома в 1913 году, которая помогла создать квантовую механику .

Закон теплового излучения Кирхгофа

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

Смотрите также: Стандартная энтальпия реакции § Изменение температуры или давления

Кирхгоф показал в 1858 году, что в термохимии изменение теплоты химической реакции определяется разницей в теплоемкости продуктов и реагентов:

$\left({\frac {\partial \Delta H}{\partial T}}\right)_{p}=\Delta C_{p}$.

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

Теорема Кирхгофа в теории графов

Кирхгоф также работал в математической области теории графов , в которой доказал теорему Кирхгофа о матричном дереве .

Работает

• 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

См. также

• 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

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

• 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

• 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

• Цитаты, связанные с Густавом Кирхгофом, в Wikiquote
• СМИ, связанные с Густавом Робертом Кирхгофом, на Викискладе?
• Открытая библиотека