Gustav Kirchhoff (1824-1887) var en tysk fysiker født i marts 1824 i det daværende Østpreussen. I løbet af sin videnskabelige karriere bidrog han med vigtige bidrag inden for områder som elektricitet, spektroskopi eller måling af stråling fra sorte kroppe..
Fra en ung alder blev Kirchhoff opmuntret af sin familie til at dedikere sig til universitetsundervisning. Da han i gymnasiet viste sine gode betingelser for matematik, besluttede han at vælge det emne, skønt det var inden for fysik-matematik. I Königberg, hvor han studerede, kom han i kontakt med vigtige forskere, der påvirkede hans forskning.
Uden at have afsluttet sine universitetsstudier endnu præsenterede Kirchhoff nogle af hans første værker. Blandt de mest fremtrædende er de to sæt love, der bærer hans navn. Den ene er dedikeret til termisk stråling, selvom den vigtigste var lovene relateret til elektroteknik.
Kirchhoff tilbragte det meste af sin karriere ved universitetet i Heidelberg, på trods af at han modtog tilbud fra andre mere velrenommerede centre. Først i sin alderdom og med en temmelig usikker sundhedstilstand flyttede han til Berlin. På trods af dette forblev han aktiv indtil tidspunktet for hans død, i oktober 1887..
Artikelindeks
Gustav Robert Kirchhoff blev født i Königberg (dengang hovedstaden i Østpreussen) den 12. oktober 1824. På det tidspunkt var byen kendt for sin intellektuelle aktivitet, til det punkt, at den fik kaldenavnet "Byen af ren fornuft".
Hans familie tilhørte den lokale elite, da hans far var advokat kendt for sin hengivenhed over for den preussiske stat..
Gustavs høje intellektuelle kapacitet begyndte at vise sig fra en meget ung alder. Derudover blev hans uddannelse rettet af sin far mod forpligtelsen til at tjene Preussen..
Begge faktorer fik hans professionelle skridt til at fokusere på at blive universitetsprofessor, da det på det tidspunkt var offentlige embedsmænd, hvilket faldt sammen med hans fars ønske om, at han stillede sine færdigheder til tjeneste for sit land.
Kneiphof-instituttet var det sted, som hans familie valgte den unge Gustav til at gå på gymnasiet. I dette center begyndte han at vise sine gode betingelser for matematik, hvilket fik ham til at orientere sine universitetsstudier mod dette emne.
Kirchhoff trådte ind i universitetscentret i sin hjemby, Albertus University. Denne institution var kendt for seminaret om matematisk fysik oprettet af Franz Neumann (betragtes som faderen til den teoretiske fysik i landet) og af Carl Gustav Jakob Jacobi (en af de mest fremtrædende matematikere i tiden).
Den fremtidige videnskabsmand deltog i dette seminar mellem 1843 og 1846. Han kunne imidlertid ikke drage fordel af læren fra Jacobi, som var syg, og af denne grund var det Neumman, der havde størst indflydelse på hans træning..
Neumann var blevet interesseret i elektrisk induktion inden den dato og havde offentliggjort sine første to værker om induktion i 1845. Dette fik Kirchhoff, som en af hans disciple, også til at begynde at være opmærksom på dette emne. Desuden studerede han også matematik med Friedrich Jules Richelot.
Allerede i 1845, da han stadig studerede, præsenterede Kirchhoff et arbejde om strømmen af elektricitet i en cirkulær plade. Denne undersøgelse ville senere være grundlaget for hans doktorafhandling.
Samme år tog han som en teori præsenteret af en anden fysiker, Georg Simon Ohm, for at formulere det, der ville blive kendt som Kirchhoffs love for elektroteknik..
Den første konsekvens af offentliggørelsen af Kirchhoffs love var, at forfatteren modtog et stipendium til at fortsætte sin uddannelse i Paris. Situationen i Europa på det tidspunkt var imidlertid meget anspændt, især mellem Preussen og Frankrig, som ender med at gå i krig i 1870.
Af denne grund afviste Kirchhoff muligheden for at flytte til den franske hovedstad. I stedet bosatte han sig i Berlin, hvor han begyndte at arbejde som Privatdozent (professor, der ikke modtog nogen løn) ved universitetet i byen.
I den tid, hvor han udførte denne aktivitet, stoppede forskeren ikke med at offentliggøre resultaterne af sin forskning. Blandt disse fremhævede han sit bidrag til teorien om elektriske og elektrostatiske strømme..
Hans næste destination var Breslau (i dag kaldet Wroclaw), hvor han blev udnævnt til professor ekstraordinær.
Kirchhoffs ophold i Breslau varede et år fra 1851 til 1852. I løbet af den tid blev fysikeren ven med Robert Bunsen, en velkendt kemiker..
Det var Bunsen, der overbeviste Kirchhoff om at forlade byen for at begynde at arbejde som fysikklærer i Heidelberg. Samarbejdet mellem de to venner var meget frugtbart, og begge blev faste på møderne, der blev gennemført af en gruppe forskere arrangeret af Hermann von Helmholtz..
Gustav Kirchhoff giftede sig i 1857 med datteren til sin tidligere matematiklærer ved Königsberg. Imidlertid døde hans kone, Clara Richelot, i 1869 og efterlod videnskabsmanden alene i plejen af de fem børn, de havde til fælles. I 1872 giftede videnskabsmanden sig igen, denne gang med Luise Brömmel.
På det tidspunkt forværredes Kirchhoffs helbred, som altid havde været usikker, og han blev tvunget til at bruge en kørestol eller, hvis ikke, krykker..
Forskerens berømmelse voksede, og adskillige universiteter sendte ham tilbud om at slutte sig til deres personale. Kirchhoff foretrak imidlertid at blive i Heidelberg.
Kirchhoffs sundhedstilstand forværredes mere og mere. Snart begyndte han at have svært ved at gennemføre de nødvendige eksperimenter for at bekræfte sine undersøgelser. På trods af hans ønske om ikke at forlade Heidelberg, besluttede han til sidst at acceptere et tilbud fra Universitetet i Berlin om at besætte formanden for fysik-matematik..
Kirchhoff tiltrådte sin nye stilling i 1875, og ud over undervisningsopgaver fortsatte han med at udføre teoretisk forskning. Resultatet var en af hans mest kendte afhandlinger: Vorlesungen über mathematatischen Physik, udgivet i fire bind, da han allerede havde forladt professoratet i Berlin.
I en alder af 63 år døde Gustav Kirchhoff i Berlin den 17. oktober 1887.
Kirchhoffs love er to grupper af love om elektriske kredsløb og termisk emission.
Begge sæt love er opkaldt efter deres forfatter, selvom de mest kendte er dem, der vedrører elektroteknik.
Forskeren udviklede et sæt love for at beskrive, hvordan lysemissioner fra glødende genstande opfører sig:
1- Et varmt fast objekt producerer lys i et kontinuerligt spektrum.
2- En svag gas producerer lys med spektrale linjer ved diskrete bølgelængder, der afhænger af den kemiske sammensætning af gassen..
3- Et fast objekt ved høj temperatur omgivet af en svag gas ved lavere temperaturer producerer lys i et kontinuerligt spektrum med huller ved diskrete bølgelængder, hvis positioner afhænger af den kemiske sammensætning af gassen.
De tre love om Kirchhoffs spektrografi var senere grundlaget for kvantemekanikens udseende.
Som nævnt var det sæt af love, der blev formuleret af Kirchhoff, hans mest relevante bidrag til videnskaben. For at gøre dette stolede han på tidligere arbejde af Georg Simon Ohm..
Disse love blev hurtigt grundlæggende værktøjer til kredsløbsanalyse. På en meget opsummeret måde tillader dens udvidelse at måle strømens intensitet såvel som den potentielle forskel på et bestemt punkt inden i et elkredsløb.
- Kirchhoffs første lov eller lov, der svarer til noderne: “I enhver node er den algebraiske sum af de elektriske strømme, der kommer ind, lig med summen af de strømme, der forlader. Som en ækvivalent er den algebraiske sum af alle strømme, der passerer gennem noden lig med nul "
- Kirchhoffs anden lov eller lov svarende til maskerne: ”i et lukket kredsløb i et netværk er summen af spændingsfaldssættet i dets komponenter lig med summen af de leverede spændinger og derfor den algebraiske sum af de potentielle forskelle i et maske er nul. "
Bortset fra de love, der bærer hans navn, leverede Kirchhoff mange flere bidrag til videnskaben, både praktisk og teoretisk. Således dedikerede han sine bestræbelser på at forbedre viden om elektricitet, pladeteori, optik og spektroskopi, blandt andre studieretninger..
Ligeledes udførte han forskellige undersøgelser af, hvordan varmeledning forekommer, og forsøgte at måle spektret af himmelstjernerne, inklusive solen og tågen. Sidstnævnte hjalp ham med at skabe et rumligt atlas og demonstrere forholdet mellem absorption af lys og dets emission..
Kirchhof brugte teorien om diffraktion præsenteret af Fresnel i 1818 til at udvikle en formel, der beskriver, hvordan lysbølger opfører sig, når de passerer gennem en lille blænde..
Som bemærket var samarbejdet mellem Gustav Kirchhoff og Robert Bunsen under deres ophold på universitetet i Heidelberg meget frugtbart. Begge forskere forsøgte banebrydende teknikker til spektrografisk analyse. I praksis tillod dette dem at opdage to nye kemiske grundstoffer: rubidium og cæsium..
For at gøre disse opdagelser måtte de to forskere fremstille et nyt instrument: den moderne spektrograf. Den projicerer en flamme på bunden af en skala med forskellige bølgelængder. Således var de i stand til at lokalisere de spektrale linjer, der vises, når lys bryder ned i dets spektrum..
En anden af Kirchhoffs undersøgelser var at forsøge at måle den spektrale sammensætning af vores stjerne, Solen.
Denne undersøgelse gjorde det muligt for ham at finde ud af, at når lys passerer gennem enhver form for gas, absorberer det dets bølgelængder, ligesom det ville gjort, hvis det tidligere var opvarmet. Denne ejendom blev døbt Fraunhofer linjer.
Kirchhoff brugte sin erhvervede viden som en forklaring på de mørke linjer, der findes i solspektret, der intensiveres, når sollys passerer gennem en flamme. Resultatet af denne forskning var udbredelsen af Kirchhoff-Clausius-emissionsloven og var begyndelsen på en ny fase inden for astronomi..
Forskeren brugte de opnåede resultater til i 1861 at bestemme tilstedeværelsen i solen af grundstoffer som magnesium, zink, natrium eller kobber, som det forekommer i jordskorpen..
I sidste ende hjalp disse undersøgelser ham med at oprette et kort over solspektret. Kortet, trykt i fire farver, blev bestilt af Berlin Academy of Sciences.
Forskeren afsatte også en del af sin tid til at løse nogle problemer i forbindelse med elastiske plader og deres deformation..
Den første teori om dette emne var blevet udgivet af Sophie Germain og Siméon Denis Poisson og senere perfektioneret af Claude-Louis Navier. Kirchhoffs arbejde, der brugte differentialregningen, var at besvare de spørgsmål, der stadig var uløste..
Gustav Kirchhoff var forfatteren, alene eller i samarbejde med andre kolleger, af flere videnskabelige værker.
Blandt de vigtigste er den der er dedikeret til kemiske grundstoffer og deres spektre , Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); hans fire bind om matematisk fysik, Vorlesungen über mathematatischen Physik (1876-1894) og Gesammelte Abhandlungen.
Gustav Kirchhoffs bidrag til videnskab blev anerkendt af et stort antal institutioner i sin tid. Blandt dem, der udnævnte ham til medlem, var Royal Society, American Academy of Arts and Sciences, det russiske videnskabsakademi og det preussiske videnskabsakademi..
Derudover modtog videnskabsmanden også følgende priser og priser som anerkendelse af sit arbejde.
- Order of Merit of Sciences and Arts.
- Rumford-medalje.
- Bavarian Order of Maximilian for Science and the Arts.
- Matteucci-medalje.
- Davy-medalje.
Efter sin død modtog han også Jansen-medaljen og et månekrater og en asteroide blev døbt med hans efternavn..
Endnu ingen kommentarer