古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫(1824年3月12日至1887年10月17日)是德国物理学家。他以发展基尔霍夫定律而闻名,基尔霍夫定律量化了电路中的电流和电压。除了基尔霍夫定律外,基尔霍夫还对物理学做出了许多其他基本贡献,包括光谱学和黑体辐射方面的工作。
古斯塔夫·克希霍夫出生于普鲁士的克尼斯堡(现俄罗斯加里宁格勒),是三个儿子中最小的一个。他的父母是卡尔·弗里德里希·基尔霍夫(Carl Friedrich Kirchhoff),一位致力于普鲁士州的法律顾问,和朱利安·约翰娜·亨丽特·冯·威特克(Juliane Johanna Henriette von Wittke)。基尔霍夫的父母鼓励他们的孩子尽可能地为普鲁士服务。基尔乔夫是一名学业优秀的学生,因此他计划成为一名大学教授,这在当时的普鲁士被认为是一名公务员。克希霍夫和他的兄弟们上了克尼菲希高中,并于1842年获得了文凭。
高中毕业后,基尔霍夫开始在阿尔伯图斯大学的数学物理系学习。在那里,克希霍夫参加了由数学家弗兰兹·诺依曼和卡尔·雅各比于1843年至1846年举办的数学物理研讨会。
诺依曼尤其对基希霍夫产生了深远的影响,并鼓励他追求数学物理——一个专注于为物理学问题开发数学方法的领域。在诺依曼学习期间,基尔霍夫在1845年21岁时发表了他的第一篇论文。本文包含两个基尔霍夫定律,用于计算电路中的电流和电压。
基尔霍夫的电流和电压定律是分析电路的基础,允许对电路内的电流和电压进行量化。基尔霍夫通过推广欧姆定律的结果得出了这些定律,欧姆定律指出两点之间的电流与这些点之间的电压成正比,与电阻成反比。
基尔霍夫第一定律说,在电路中给定的结处,进入结处的电流必须等于离开结处的电流之和。基尔霍夫第二定律说,如果电路中有一个闭合回路,回路中的电压差之和等于零。
通过与本生的合作,基尔霍夫发展了三个光谱基尔霍夫定律:
因为原子和分子产生自己独特的光谱,这些定律允许识别在被研究对象中发现的原子和分子。
基尔霍夫在热辐射方面也做了重要的工作,并于1859年提出了基尔霍夫热辐射定律。该定律规定,如果物体或表面处于静态热平衡状态,则物体或表面在任何波长和温度下的发射率(以辐射形式发射能量的能力)和吸收率(吸收辐射的能力)相等。
在研究热辐射时,基尔霍夫还创造了“黑体”一词来描述一个假设的物体,该物体吸收了所有入射光,因此在保持恒定温度以建立热平衡的情况下发出所有光。1900年,物理学家马克斯·普朗克(Max Planck)假设这些黑体吸收和释放了某些称为“量子”的能量。这一发现将成为量子力学的关键洞见之一。
1847年,克希霍夫从克尼斯堡大学毕业,1848年成为德国柏林大学的无薪讲师。1850年,他成为布雷斯劳大学的副教授,1854年成为海德堡大学的物理学教授。在布雷斯劳,基尔希霍夫会见了德国化学家罗伯特·本森(Robert Bunsen),本森灯就是以他的名字命名的,正是本森安排基尔希霍夫来到海德堡大学的。
19世纪60年代,基尔霍夫和本生证明,每种元素都可以用一种独特的光谱模式来识别,从而确立了光谱可以用于实验分析元素。两人将在利用光谱学研究太阳中的元素时发现铯和铷元素。
除了在光谱学方面的工作外,基尔霍夫还将研究黑体辐射,并于1862年创造了这个术语。他的工作被认为是量子力学发展的基础。1875年,基尔霍夫成为柏林大学数学物理系主任。他后来于1886年退休。
克希霍夫于1887年10月17日在德国柏林去世,享年63岁。他因对物理学领域的贡献以及他有影响力的教学生涯而被人们铭记。他的电路基尔霍夫定律现在作为电磁学基础物理课程的一部分教授。
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