Liv og arbeid til Gustav Kirchhoff, fysiker
ilbusca / Getty Images
Gustav Robert Kirchhoff (12. mars 1824–17. oktober 1887) var en tysk fysiker. Han er mest kjent for å utvikle seg Kirchhoffs lover , som kvantifiserer strøm og Spenning i elektriske kretser. I tillegg til Kirchhoffs lover ga Kirchhoff en rekke andre grunnleggende bidrag til fysikk, inkludert arbeid med spektroskopi og svartkroppsstråling .
Raske fakta: Gustav Kirchhoff
- Glødende faste stoffer, væsker eller tette gasser – som lyser opp etter at de er varmet opp – avgir en kontinuerlige lysspekter: de sender ut lys på alle bølgelengder.
- En varm gass med lav tetthet produserer en utslippslinje spektrum: gassen sender ut lys ved spesifikke, diskrete bølgelengder, som kan sees som lyse linjer i et ellers mørkt spektrum.
- Et kontinuerlig spektrum som går gjennom en kjøligere gass med lav tetthet produserer en absorpsjonslinje spektrum: gassen absorberer lys ved spesifikke, diskrete bølgelengder, som kan sees som mørke linjer i et ellers kontinuerlig spektrum.
- Hockey, Thomas A., redaktør. The Bigraphical Encyclopedia of Astronomers . Springer, 2014.
- Inan, Aziz S. Hva snublet Gustav Robert Kirchhoff over for 150 år siden? Proceedings of 2010 IEEE International Symposium on Circuits and Systems , s. 73–76.
- Kirchhoffs lover. Cornell University, http://astrosun2.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/kirchhoff.htm.
- Kurrer, Karl-Eugen. Historien til teorien om strukturer: fra bueanalyse til beregningsmekanikk . Ernst & Sønn, 2008.
- Gustav Robert Kirchhoff. Molekylære uttrykk: Vitenskap, optikk og deg , 2015, https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/kirchhoff.html.
- O'Connor, J. J., og Robertson, E. F. Gustav Robert Kirchhoff. University of St. Andrews, Skottland , 2002.
- Palma, Christopher. Kirchoffs lover og spektroskopi. Pennsylvania State University , https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3_p6.html.
Tidlige år og utdanning
Født i Königsberg, Preussen (nå Kaliningrad, Russland), var Gustav Kirchhoff den yngste av tre sønner. Foreldrene hans var Carl Friedrich Kirchhoff, en juridisk rådgiver viet til den prøyssiske staten, og Juliane Johanna Henriette von Wittke. Kirchhoffs foreldre oppmuntret barna sine til å tjene den prøyssiske staten så godt de kunne. Kirchoff var en akademisk sterk student, så han planla å bli universitetsprofessor, som ble ansett som en embetsmannsrolle i Preussen på den tiden. Kirchhoff gikk på Kneiphofische High School sammen med brødrene sine og mottok vitnemålet i 1842.
Etter endt videregående skole begynte Kirchhoff å studere i matematikk-fysikkavdelingen ved Albertus University of Königsberg. Der deltok Kirchhoff på et matematikk-fysikkseminar fra 1843 til 1846 utviklet av matematikerne Franz Neumann og Carl Jacobi.
Spesielt Neumann hadde en dyp innvirkning på Kirchhoff, og oppmuntret ham til å satse på matematisk fysikk - et felt som fokuserer på å utvikle matematiske metoder for problemer i fysikk. Mens han studerte med Neumann, publiserte Kirchhoff sin første artikkel i 1845 i en alder av 21 . Denne artikkelen inneholdt de to Kirchhoffs lover, som tillater beregning av strøm og spenning i elektriske kretser.
Kirchhoffs lover
Kirchhoffs lover for strøm og spenning er grunnlaget for å analysere elektriske kretser, noe som muliggjør kvantifisering av strøm og spenning i kretsen. Kirchhoff utledet disse lovene ved å generalisere resultatene av Ohms lov , som sier at strømmen mellom to punkter er direkte proporsjonal med spenningen mellom disse punktene og omvendt proporsjonal med motstanden.
Kirchhoffs første lov sier at ved et gitt kryss i en krets må strømmen som går inn i krysset være lik summen av strømmene som forlater krysset. Kirchhoffs andre lov sier at hvis det er en lukket sløyfe i en krets, er summen av spenningsforskjellene i sløyfen lik null.
Gjennom samarbeidet med Bunsen utviklet Kirchhoff tre Kirchhoffs lover for spektroskopi:
Fordi atomer og molekyler produserer sine egne unike spektre, tillater disse lovene identifikasjon av atomer og molekyler som finnes i objektet som studeres.
Kirchhoff utførte også viktig arbeid innen termisk stråling, og foreslo Kirchhoffs lov om termisk stråling i 1859. Denne loven sier at emissiviteten (evnen til å sende ut energi som stråling) og absorbansen (evnen til å absorbere stråling) til en gjenstand eller overflate er like til enhver tid. bølgelengde og temperatur, hvis objektet eller overflaten er i statisk termisk likevekt.
Mens han studerte termisk stråling, laget Kirchhoff også begrepet svart legeme for å beskrive et hypotetisk objekt som absorberte alt innkommende lys og dermed sendte ut alt det lyset når det ble holdt ved en konstant temperatur for å etablere termisk likevekt. I 1900, fysikeren Max Planck ville anta at disse svarte kroppene absorberte og sendte ut energi i visse verdier kalt kvanta . Denne oppdagelsen vil tjene som en av nøkkelinnsiktene for kvantemekanikk.
Akademisk karriere
I 1847 ble Kirchhoff uteksaminert fra Königsberg Universitet, og ble ulønnet foreleser ved Berlin Universitet i Tyskland i 1848. I 1850 ble han førsteamanuensis ved Breslau Universitet og i 1854 professor i fysikk ved Heidelberg Universitet. I Breslau møtte Kirchhoff den tyske kjemikeren Robert Bunsen, etter hvemBunsenbrennerble navngitt, og det var Bunsen som sørget for at Kirchhoff kom til Heidelberg Universitet.
På 1860-tallet viste Kirchhoff og Bunsen at hvert element kunne identifiseres med en unik spektralmønster , som slår fast at spektroskopi kan brukes til å eksperimentelt analysere elementene. Paret ville oppdage elementene cesium og rubidium mens de undersøkte grunnstoffene i solen ved hjelp av spektroskopi.
I tillegg til arbeidet med spektroskopi, ville Kirchhoff også studere svartkroppsstråling, og skapte begrepet i 1862. Arbeidet hans anses som grunnleggende for utviklingen av kvantemekanikk . I 1875 ble Kirchhoff leder av matematisk fysikk i Berlin. Han trakk seg senere i 1886.
Senere liv og arv
Kirchhoff døde 17. oktober 1887 i Berlin, Tyskland i en alder av 63. Han huskes for sine bidrag til fysikkfeltet så vel som sin innflytelsesrike lærerkarriere. Hans Kirchhoffs lover for elektriske kretser blir nå undervist som en del av innledende fysikkkurs om elektromagnetisme.