Gustav Robert Kirchhoff

Vlasta Pavlović

1824. – 1887.

Biografija

• Rođen je 12.3.1824. u Königsbergu (danas u Rusiji, Kalinjingrad)

• Tamo je diplomirao na Sveučilištu 1847.g.

• Za vrijeme studiranja objavljuje danas vrlo poznate Kirchhoffove zakone, pomoću kojih se može izračunati struja, napon i otpor električnih krugova (1845.)

• 1854. se zaposlio kao profesor na Sveučilištu u Heidelbergu, gdje je započeo svoj zajednički rad s R.W.E. Bunsenom.

• Zajedno s Bunsenom osnovao je znanost o spektroskopiji

• Kasnije se preselio u Berlin, no ubrzo je morao prestati raditi zbog lošeg zdravlja (1886.)

• Za života radio je kao profesor u Breslauu, Heidelbergu i Berlinu

• Dao je mnogo značajnih doprinosa u raznim granama fizike

• Postavio zakon o termalnom zračenju tijela

• Zaslužan za otkriće i razvoj spektralne analize; objasnivši apsorpcijske linije u optičkim spektrima stvorio mogućnosti izučavanja sastava nebeskih tijela

• Zajedno s R.Bunsenom otkrio je pomoću spektroskopa elemente cezij (1860.) i rubidij (1861.)

• Postavio zakone o raspodjeli struje u povezanim elektr. krugovima

• Razvio teoriju difrakcije svjetla davši Huvgensovom principu matematičku formulaciju

• Preminuo je 17.10.1887.g. u Berlinu

Suradnja s Robertom Bunsenom

• Na slici: Gustav Robert Kirchhoff (lijevo) i Robert Wilhelm Eberhard Bunsen

Spektroskopija• Najznačajniji Kirchhoffov doprinos u fizici je bilo

područje spektroskopije• U suradnji s R. Bunsenom je osnovao (tada sasvim

empiričnu) znanost o spektroskopiji.• Počeli su tako da su izumili spektroskop – uređaj

baziran na prizmi koji je razdvajao svjetlost na njegove primarne kromatske boje, tj. na njegov spektar. Pomoću njega su počeli proučavati spektralna svojstva raznih kemijskih elemenata u plinovitom stanju.

• Kirchhoff je proučavajući obojene pare iznad tvari zagrijane do bijelog žara, otkrio da svaki element daje jedinstven i karakterističan uzorak obojenih linija. Svaki element pravi isti set identifikacijskih crta, čak i onda kada je kemijski spojen s drugim elementima.

• Slika Bunsen-Kirchhoff spektroskopa iz 1860.g. s Bunsenovim plamenikom

Otkriće cezija i rubidija• Svaki atom ima svoj spektar. Elementi su

otkrivani kroz dobar dio 19. stoljeća (Kirchhoff, kemičar Bunsen) baš na temelju te istine, pa se i čitava grana nauke razvila samo u tu svrhu - spektroskopija - analize spektara različitih atoma.

• Spektri su linijski (–isprekidani).Linije neke frekvencije odvojene su tamnim područjem.

• Spektri su govor atoma, a govore: zračenje emitiramo isprekidano jer emitiramo samo na određenim frekvencijama (poput radiopostaje koja emitira svoje programe na točno određenim frekvencijama, a ne svim), jednako tako, zračenje apsorbiramo samo na određenim frekvencijama, ne svim zamislivim, i to upravo onim na kojima emitiramo, a sve prema Planckovu zakonu zračenja, to sve znači da mi poslujemo s energijom u prekidima, znači uzimamo i dajemo samo one porcije koje možemo probaviti.

Cezij

• 1860. Prilikom analiziranja spektra lužnatih soli naišli su na nepoznati element s plavim emisijskim linijama te su ga nazvali CEZIJ (od latinskog “caesius” = nebesko plav)

• Otkriven je spektroskopski u uzorcima mineralne vode iz Durkheima

Rubidij

• Otkriven je 1861.g. spektroskopski kao nečistoća u uzorku jednog minerala

• Zbog njegovih crvenih emisijskih linija nazvali su ga RUBIDIJ (od latinskog “rubidus” = tamno crven)

Kirchhoffov doprinos na području astronomije

• Kirchhoff je pomoću znanja o spektroskopiji počeo proučavati sastav sunca.

• Otkrio je natrijev spektar u zvijezdama iz čega je shvatio da se pomoću spektra zvijezda može otkriti od čega su sastavljene.

• 1859. objavio je rad u kojem objašnjava tamne linije u sunčevom spektru koje je otkrio Josef von Fraunhofer (Fraunhoferove linije), te kaže da one proizlaze iz apsorpcije određenih valnih duljina nekih tvari u sunčevoj atmosferi.

• To otkriće označilo je početak novog doba na području astronomije.

• Kasnije je formulirao Kirchhoffov zakon o radijaciji, u kojem objašnjava emitiranje i apsorpciju radioaktivnih zraka crnog tijela.

• U njemu kaže da je količina energije koju tijelo emitira jednaka količini koju to tijelo upija.

• Kirchhoff je tu tvrdnju dokazao 1861., te je taj njegov rad temelj na kojem je stvorena kvantna teorija.

Kirchhoffovi strujni zakoni

• 1.Kirchhoffov strujni zakon kaže da je za bilo koju električnu mrežu algebarski zbroj svih struja u jednom čvorištu jednak nuli. (tj. Algebarski zbroj struja u granama koje se sastaju u bilo kojoj čvornoj točki mreže jednak je nuli)

• U svakoj čvornoj točki električnog sklopa zbroj ulaznih struja jednak je zbroju izlaznih

Primjer

• A: I2 = I1 + I3• B: I6 = I2 + I4• C: I6 = I3 + I5• D: I5 = I1 + I4

• 2. Kirchhoffov zakon kaže da je algebarski zbroj svih elektromotornih sila izvora struje u zatvorenom strujnom krugu jednak algebarskom zbroju svih padova napona koji se prema Ohmovom zakonu javljaju na pojedinim otporima vezanima u tom krugu.

• Suma pada napona u zatvorenom strujnom krugu jednaka je nuli.

Kirchhoff je jedan od najvećih fizičara 19.st., poznat kao jedan od utemeljitelja spektroskopije. Poznat je i

po svojim zakonima koje je napisao 1845. kao student i koji se odnose na struju i elektromotorne sile u

električnim krugovima.