גוסטב קירכהוף: ביוגרפיה, חוקים, תרומות, יצירות - ביוגרפיות - 2025

גוסטב קירכהוף (1824-1887) היה פיזיקאי גרמני שנולד במרץ 1824 בפרוסיה המזרחית אז. במהלך הקריירה המדעית שלו תרם תרומות חשובות בתחומים כמו חשמל, ספקטרוסקופיה או מדידת קרינה מגופים שחורים.

מגיל מאוד צעיר עודד משפחת קירכהוף על ידי משפחתו להתמסר להוראת האוניברסיטה. מכיוון שבתיכון הראה את תנאיו הטובים למתמטיקה, הוא החליט לבחור בנושא זה, אם כי בענף הפיזי-מתמטי. בקניגברג, שם למד, הוא בא במגע עם מדענים חשובים שהשפיעו על מחקריו.

גוסטב קירכהוף - מקור: ספריות סמיתסוניאן תחת רשות הרבים

מבלי שסיים את לימודיו באוניברסיטה, הציג קירחוף כמה מיצירותיו הראשונות. בין הבולטים הם שתי מערכות החוקים הנושאות את שמו. האחד מוקדש לקרינה תרמית, אם כי החשוב ביותר היה החוקים הקשורים להנדסת חשמל.

קירכהוף בילה את רוב הקריירה שלו באוניברסיטת היידלברג, למרות שקיבל הצעות ממרכזים ידועים אחרים. רק בזקנתו ובמצב בריאותי רעוע למדי הוא עבר לברלין. למרות זאת, הוא נשאר פעיל עד למותו, באוקטובר 1887.

ביוגרפיה

גוסטב רוברט קירכהוף נולד בקוניגברג (אז בירת פרוסיה המזרחית) ב- 12 באוקטובר 1824. באותה העת נודעה העיר בפעילותה האינטלקטואלית, עד כדי שזכתה לכינוי "עיר התבונה הטהורה".

משפחתו השתייכה לאליטה המקומית, מכיוון שאביו היה עורך דין שנודע במסירותו למדינה הפרוסית.

היכולות האינטלקטואליות הגבוהות של גוסטב החלו להראות את עצמן מגיל צעיר מאוד. בנוסף, החינוך שלו כוון על ידי אביו התחייב לשרת את פרוסיה.

שני הגורמים גרמו להתמקדות בצעדים המקצועיים שלו בהפיכתו לפרופסור באוניברסיטה, מכיוון שבאותה תקופה היו אלה פקידי ציבור, אשר חפפו את רצונו של אביו כי יעמיד את כישוריו לשירות ארצו.

חינוך

מכון קניפהוף היה המקום בו בחרה משפחתו לגוסטב הצעיר ללמוד בתיכון. במרכז זה החל להראות את תנאיו הטובים למתמטיקה, מה שהוביל אותו לכוון את לימודיו באוניברסיטה לקראת אותו נושא.

קירכהוף נכנס למרכז האוניברסיטה בעיר הולדתו, אוניברסיטת אלברטוס. מוסד זה היה ידוע בסמינר לפיזיקה מתמטית שהקים פרנץ נוימן (הנחשב לאבי הפיזיקה התיאורטית במדינה) ועל ידי קרל גוסטב יאקוב יעקובי (אחד המתמטיקאים הבולטים באותה תקופה).

מדען העתיד השתתף בסמינר זה בין 1843 ל 1846. עם זאת, הוא לא יכול היה לנצל את תורתו של יעקובי, שהיה חולה, ומסיבה זו היה זה נוימן שהשפיע הכי הרבה על הכשרתו.

נוימן החל להתעניין בהשראה חשמלית עד לאותו מועד ופרסם את שתי העבודות הראשונות שלו בנושא אינדוקציה בשנת 1845. הדבר גרם לקירשהוף, כתלמיד שלו, להתחיל לשים לב גם לנושא זה. חוץ מזה, הוא גם למד מתמטיקה אצל פרידריך ז'ול ריצ'לוט.

פרסומים ראשונים

כבר בשנת 1845, כשעוד למד, הציג קירשוף עבודה על זרימת החשמל בצלחת מעגלית. לימוד זה יהיה מאוחר יותר בבסיס עבודת הדוקטורט שלו.

באותה שנה הוא לקח כהפניה תיאוריה שהציג פיזיקאי אחר, ג'ורג 'סימון אוהם, כדי לנסח את מה שידוע כ"חוקי הנדסת החשמל של קירכהוף ".

העברה לברלין

התוצאה הראשונה של פרסום חוקי קירכהוף הייתה שהסופר קיבל מלגה להמשך הכשרתו בפריס. עם זאת, המצב באירופה באותה תקופה היה מתוח מאוד, במיוחד בין פרוסיה לצרפת, שבסופו של דבר תצא למלחמה בשנת 1870.

מסיבה זו דחה קירכהוף את האופציה לעבור לבירת צרפת. במקום זאת, הוא התיישב בברלין, שם החל לעבוד כפרטיוודוזנט (פרופסור שלא קיבל שום משכורת) באוניברסיטת אותה עיר.

במהלך הזמן בו ביצע פעילות זו המדען לא הפסיק לפרסם את תוצאות מחקריו. בין אלה הוא הדגיש את תרומתו לתיאוריית הזרמים החשמליים והאלקטרוסטטיים.

היעד הבא שלו היה ברסלאו (בימינו מכונה ורוצלב), שם מונה לפרופסור יוצא דופן.

אוניברסיטת היידלברג

שהותו של קירשהוף בברסלאו נמשכה שנה, משנת 1851 עד 1852. במהלך תקופה זו, הפיזיקאי התיידד עם רוברט בונסן, כימאי ידוע.

בונסן היה זה ששכנע את קירכהוף לעזוב את העיר כדי להתחיל לעבוד כמורה לפיזיקה בהיידלברג. שיתוף הפעולה בין שני החברים היה פורה ביותר ושניהם הפכו לקבועים בפגישות שערכה קבוצת מדענים שאורגנה על ידי הרמן פון הלמהולץ.

גוסטב קירכהוף נישא בשנת 1857 לבתו של מורו לשעבר למתמטיקה בקוניגסברג. עם זאת, אשתו, קלרה ריצ'לוט, הלכה לעולמה בשנת 1869, והותירה את המדען לבד בטיפול בחמשת הילדים המשותפים להם. בשנת 1872 התחתן המדען בשנית, הפעם עם לואיז ברוממל.

באותה תקופה מצבו הבריאותי של קירכהוף, שהיה תמיד רעוע, הידרדר והוא נאלץ להשתמש בכיסא גלגלים או, אם לא, בכך קביים.

תהילתו של המדען גברה ואוניברסיטאות רבות שלחו לו הצעות להצטרף לצוות שלהם. עם זאת, קירכהוף העדיף להישאר בהיידלברג.

חזרה לברלין

מצבו הבריאותי של קירכהוף הלך והחמיר. עד מהרה החל להתקשות לבצע את הניסויים הנדרשים כדי לאשר את חקירותיו. למרות רצונו לא לעזוב את היידלברג, בסופו של דבר הוא החליט לקבל הצעה מאוניברסיטת ברלין לכבוש את יו"ר הפיזיקה-מתמטיקה.

קירכהוף הצטרף לתפקידו החדש בשנת 1875 ובנוסף לתפקידי הוראה המשיך לערוך מחקר תיאורטי. התוצאה הייתה אחת מהעבודות הידועות ביותר שלו: Vorlesungen über mathematatischen Physik, שפורסם בארבעה כרכים כאשר כבר עזב את הפרופסור בברלין.

בגיל 63 נפטר גוסטב קירכהוף בברלין ב- 17 באוקטובר 1887.

החוקים של קירכהוף

החוקים של קירכהוף הם שתי קבוצות של חוקים על מעגלים חשמליים ופליטה תרמית.

שתי מערכות החוקים נקראות על שם מחברם, אם כי הידועים ביותר הם אלה הנוגעים להנדסת חשמל.

שלושת חוקי הספקטרוסקופיה של קירשהוף

המדען פיתח מערכת חוקים המתארים כיצד פליטת האור על ידי חפצי ליבון מתנהגת:

1- אובייקט מוצק חם מפיק אור בספקטרום רציף.

2- גז קלוש מפיק אור עם קווים ספקטרליים באורכי גל נפרדים התלויים בהרכב הכימי של הגז.

3 - אובייקט מוצק בטמפרטורה גבוהה מוקף גז קלוש בטמפרטורות נמוכות מפיק אור בספקטרום רציף עם פערים באורכי גל נפרדים שעמדותיהם תלויות בהרכב הכימי של הגז.

שלושת החוקים בספקטרוגרפיה של קירכהוף היו, לימים, הבסיס להופעת מכניקת הקוונטים.

חוקי הנדסת החשמל של קירכהוף

כאמור, מערכת החוקים לחשמל שגיבש קירחוף הייתה תרומתו הרלוונטית ביותר למדע. לשם כך הוא השתמש ביצירות קודמות של גאורג סיימון אוהם.

חוקים אלה הפכו במהרה לכלים בסיסיים לניתוח מעגלים. בצורה מסוכמת מאוד, הרחבתו מאפשרת למדוד את עוצמת הזרם, כמו גם את ההבדל הפוטנציאלי בנקודה מסוימת במעגל חשמל.

- החוק או החוק הראשון של קירכהוף התואמים את הצמתים: "בכל צומת, הסכום האלגברי של הזרמים החשמליים שנכנסים שווה לסכום הזרמים שיוצאים. כשווה ערך, הסכום האלגברי של כל הזרמים העוברים בצומת שווה לאפס "

החוק או החוק השני של קירכהוף המתאים לרשתות: "במעגל סגור של רשת סכום ירידות המתח במרכיביו שווה לסכום המתחים המסופקים, ולפיכך הסכום האלגברי של ההבדלים הפוטנציאליים ברשת הם אפסיים. "

תרומות

מלבד החוקים הנושאים את שמו, תרם קירכהוף תרומות רבות נוספות למדע, הן פרקטיות והן תיאורטיות. לפיכך, הוא הקדיש את מאמציו לשיפור הידע על חשמל, תיאוריית לוחיות, אופטיקה וספקטרוסקופיה, בין שאר תחומי המחקר.

באופן דומה, הוא ביצע חקירות שונות כיצד מתרחשת הולכת חום וניסה למדוד את קשת הגופים השמימיים, כולל השמש והערפיליות. האחרון עזר לו ליצור אטלס מרחבי ולהדגים את הקשר בין קליטת האור לפליטתו.

נוסחת דיפרקציה של קירכהוף

קירשוף השתמש בתורת ההפרדה שהציג פרנל בשנת 1818 כדי לפתח נוסחה המתארת ​​כיצד גלי האור מתנהגים כאשר הם עוברים דרך צמצם קטן.

טכניקות הספקטרוגרף וטכניקות הניתוח החדשות

כאמור, שיתוף הפעולה בין גוסטב קירכהוף לרוברט בונסן במהלך שהותם באוניברסיטת היידלברג היה פורה מאוד. שני המדענים ניסו טכניקות חלוציות לניתוח ספקטרוגרפי. בפועל זה אפשר להם לגלות שני יסודות כימיים חדשים: רובידיום וצזיום.

על מנת לגלות תגליות אלה נאלצו שני החוקרים להכין מכשיר חדש: הספקטרוגרף המודרני. זה מקרין להבה על קרקעית סולם באורכי גל שונים. כך הם הצליחו לאתר את הקווים הספקטרליים, המופיעים כאשר האור מתפרק לספקטרום שלו.

הרכב ספקטרלי של השמש

חקירה נוספת של קירקהוף הייתה לנסות למדוד את ההרכב הספקטרלי של הכוכב שלנו, השמש.

מחקר זה איפשר לו לגלות שכאשר האור עובר בגז מסוג כלשהו, ​​הוא סופג את אורכי הגל שלו, ממש כמו שהיה מחומם בעבר. נכס זה נקרא קווי Fraunhofer.

קירכהוף השתמש בידע שנצבר כהסבר לקווים הכהים הקיימים בספקטרום השמש ומתעצמים כאשר אור השמש עובר דרך להבה. התוצאה של מחקר זה הייתה פרסומו של חוק הפליטה של ​​קירכהוף-קלאוסיוס וזה היה תחילתו של שלב חדש בתחום האסטרונומיה.

המדען השתמש בתוצאות שהתקבלו בכדי לקבוע, בשנת 1861, את הימצאותם בשמש של יסודות כמו מגנזיום, אבץ, נתרן או נחושת, כפי שהיא מתרחשת בקרום כדור הארץ.

בסופו של דבר, המחקרים הללו עזרו לו ליצור מפה של הספקטרום הסולארי. המפה, שהודפסה בארבעה צבעים, הוזמנה על ידי האקדמיה למדעים של ברלין.

עיוות פלטות אלסטיות

המדען בילה גם חלק מזמנו בפתרון כמה בעיות הקשורות ללוחות אלסטיים ולעיוותן.

התיאוריה הראשונה בנושא זה פורסמה על ידי סופי ז'רמן וסימאון דניס פויסון, ואחר כך הושלמה על ידי קלוד-לואי נבייר. תפקידו של קירקהוף, שהשתמש בחישוב ההפרש, היה לענות על השאלות שעדיין לא נפתרו.

עבודות ופרסומים

גוסטב קירכהוף היה המחבר, לבדו או בשיתוף עם עמיתים אחרים, למספר יצירות מדעיות.

בין החשובים שבהם הוא זה המוקדש לאלמנטים כימיים וספקטרום שלהם, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); ארבעת הכרכים שלו על פיזיקה מתמטית, Vorlesungen über mathematatischen Physik (1876-1894), וה- Gesammelte Abhandlungen.

פרסים והצטיינות

תרומותיו של גוסטב קירכהוף למדע הוכרו על ידי מספר רב של מוסדות בתקופתו. בין אלה שהפכו אותו לחבר היו החברה המלכותית, האקדמיה האמריקאית לאמנויות ומדעים, האקדמיה הרוסית למדעים והאקדמיה הפרוסית למדעים.

בנוסף, המדען גם קיבל את הפרסים הבאים ופרסים בהוקרה על עבודתו.

- סדר הכשרון למדעים ואומנויות.

- מדליית רומפורד.

- המסדר הבווארי של מקסימיליאן למדע ולאומנויות.

- מדליית מטאוצ'י.

- מדיית דייוי.

לאחר מותו קיבל גם את מדליית ג'נסן ומכתש ירחי ואסטרואיד הוטבל עם שם משפחתו.

הפניות

1. ביוגרפיות וחיים. גוסטב קירכהוף. הושג מ- biografiasyvidas.com
2. מקאליסטר, ווילי. החוקים של קירכהוף. התאושש מ- es.khanacademy.org
3. אקולוגי. גוסטב קירכהוף. הושג מ- ecured.cu
4. עורכי אנציקלופדיה בריטניקה. גוסטב קירכהוף. נשלח מ- britannica.com
5. מדענים מפורסמים. גוסטב קירכהוף. נשלח מ- famousscientists.org
6. אנציקלופדיה עולמית חדשה. גוסטב קירכהוף. נשלח מ- newworldencyclopedia.org
7. המכון להיסטוריה מדעית. רוברט בונסן וגוסטב קירכהוף. נשלח מ- sciencehistory.org
8. רוברטסון, EF; אוקונור, ג'יי ג'יי גוסטב רוברט קירכהוף. נשלח מה- group.dcs.st-and.ac.uk