GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAPHIE, LOIS, CONTRIBUTIONS, TRAVAUX - BIOGRAPHIES - 2025

Gustav Kirchhoff (1824-1887) était un physicien allemand né en mars 1824 à l'époque de la Prusse orientale. Au cours de sa carrière scientifique, il a apporté d'importantes contributions dans des domaines tels que l'électricité, la spectroscopie ou la mesure du rayonnement des corps noirs.

Dès son plus jeune âge, Kirchhoff a été encouragé par sa famille à se consacrer à l'enseignement universitaire. Puisqu'il a montré au lycée ses bonnes conditions pour les mathématiques, il a décidé d'opter pour cette matière, bien que dans la branche physico-mathématique. À Königberg, où il a étudié, il est entré en contact avec d'importants scientifiques qui ont influencé ses recherches.

Gustav Kirchhoff - Source: Bibliothèques Smithsonian du domaine public

Sans avoir encore terminé ses études universitaires, Kirchhoff a présenté certaines de ses premières œuvres. Parmi les plus importants, il y a les deux ensembles de lois qui portent son nom. L'un est dédié au rayonnement thermique, bien que le plus important soit les lois relatives à l'électrotechnique.

Kirchhoff a passé la majeure partie de sa carrière à l'Université de Heidelberg, malgré des offres d'autres centres plus renommés. Ce n'est que dans sa vieillesse et avec un état de santé plutôt précaire qu'il a déménagé à Berlin. Malgré cela, il resta actif jusqu'au moment de sa mort, en octobre 1887.

Biographie

Gustav Robert Kirchhoff est né à Königberg (alors capitale de la Prusse orientale) le 12 octobre 1824. À cette époque, la ville était connue pour son activité intellectuelle, au point qu'elle était surnommée la «ville de la raison pure».

Sa famille appartenait à l'élite locale, car son père était un avocat connu pour son dévouement à l'État prussien.

Les hautes capacités intellectuelles de Gustav ont commencé à se manifester dès son plus jeune âge. En outre, son éducation a été dirigée par son père fait l'obligation de servir la Prusse.

Ces deux facteurs ont conduit ses démarches professionnelles à se concentrer sur le fait de devenir professeur d'université, puisqu'il s'agissait à l'époque d'agents publics, ce qui coïncidait avec la volonté de son père de mettre ses compétences au service de son pays.

Éducation

L'institut Kneiphof était le lieu choisi par sa famille pour que le jeune Gustav fréquente le lycée. Dans ce centre, il a commencé à montrer ses bonnes conditions pour les mathématiques, ce qui l'a amené à orienter ses études universitaires vers cette matière.

Kirchhoff est entré au centre universitaire de sa ville natale, l'Université Albertus. Cette institution était connue pour le séminaire sur la physique mathématique établi par Franz Neumann (considéré comme le père de la physique théorique dans le pays) et par Carl Gustav Jakob Jacobi (l'un des mathématiciens les plus éminents de l'époque).

Le futur scientifique assista à ce séminaire entre 1843 et 1846. Cependant, il ne put profiter des enseignements de Jacobi, qui était malade, et, pour cette raison, ce fut Neumman qui eut le plus d'influence sur sa formation.

Neumann avait commencé à s'intéresser à l'induction électrique à cette date et avait publié ses deux premiers ouvrages sur l'induction en 1845. Cela poussa Kirchhoff, en tant que disciple à lui, à s'intéresser également à ce sujet. En outre, il a également étudié les mathématiques avec Friedrich Jules Richelot.

Premières publications

Dès 1845, alors qu'il étudiait encore, Kirchhoff présenta un ouvrage sur le flux d'électricité dans une plaque circulaire. Cette étude sera plus tard la base de sa thèse de doctorat.

Cette même année, il prit comme référence une théorie présentée par un autre physicien, Georg Simon Ohm, pour formuler ce que l'on appellera les lois de Kirchhoff de l'électrotechnique.

Transférer à Berlin

La première conséquence de la publication des lois de Kirchhoff fut que l'auteur reçut une bourse pour poursuivre sa formation à Paris. Cependant, la situation en Europe à l'époque était très tendue, notamment entre la Prusse et la France, qui finirait par entrer en guerre en 1870.

Pour cette raison, Kirchhoff a rejeté l'option de déménager dans la capitale française. Au lieu de cela, il s'est installé à Berlin, où il a commencé à travailler en tant que Privatdozent (un professeur qui ne recevait aucun salaire) à l'Université de cette ville.

Pendant le temps où il a mené cette activité, le scientifique n'a cessé de publier les résultats de ses recherches. Parmi ceux-ci, il a souligné sa contribution à la théorie des courants électriques et électrostatiques.

Sa prochaine destination était Breslau (aujourd'hui Wroclaw), où il fut nommé professeur extraordinaire.

Université de Heidelberg

Le séjour de Kirchhoff à Breslau dura un an, de 1851 à 1852. Pendant ce temps, le physicien se lia d'amitié avec Robert Bunsen, un chimiste bien connu.

C'est Bunsen qui a convaincu Kirchhoff de quitter la ville pour commencer à travailler comme professeur de physique à Heidelberg. La collaboration entre les deux amis a été très fructueuse et tous deux sont devenus des habitués des réunions organisées par un groupe de scientifiques organisé par Hermann von Helmholtz.

Gustav Kirchhoff épousa en 1857 la fille de son ancien professeur de mathématiques à Königsberg. Cependant, sa femme, Clara Richelot, est décédée en 1869, laissant le scientifique seul à la garde des cinq enfants qu'ils avaient en commun. En 1872, le scientifique se remarie, cette fois avec Luise Brömmel.

À ce moment-là, la santé de Kirchhoff, qui avait toujours été précaire, s'est détériorée et il a été contraint d'utiliser un fauteuil roulant ou, à défaut, des béquilles.

La renommée du scientifique augmentait et de nombreuses universités lui envoyaient des offres pour rejoindre leur équipe. Kirchhoff, cependant, a préféré rester à Heidelberg.

Retour à Berlin

L'état de santé de Kirchhoff empirait de plus en plus. Bientôt, il commença à avoir du mal à mener les expériences nécessaires pour confirmer ses investigations. Malgré son désir de ne pas quitter Heidelberg, il a finalement décidé d'accepter une offre de l'Université de Berlin pour occuper la chaire de physique-mathématiques.

Kirchhoff a rejoint son nouveau poste en 1875 et, en plus de ses fonctions d'enseignement, a continué à mener des recherches théoriques. Le résultat fut l'un de ses traités les plus connus: Vorlesungen über Mathematischen Physik, publié en quatre volumes alors qu'il avait déjà quitté la chaire de Berlin.

À l'âge de 63 ans, Gustav Kirchhoff décède à Berlin le 17 octobre 1887.

Lois de Kirchhoff

Les lois de Kirchhoff sont deux groupes de lois sur les circuits électriques et l'émission thermique.

Les deux ensembles de lois portent le nom de leur auteur, bien que les plus connues soient celles relatives à l'électrotechnique.

Les trois lois de la spectroscopie de Kirchhoff

Le scientifique a développé un ensemble de lois pour décrire le comportement de l'émission de lumière par des objets incandescents:

1- Un objet solide chaud produit de la lumière dans un spectre continu.

2- Un gaz ténu produit de la lumière avec des raies spectrales à des longueurs d'onde discrètes qui dépendent de la composition chimique du gaz.

3- Un objet solide à haute température entouré d'un gaz ténu à des températures plus basses produit de la lumière dans un spectre continu avec des intervalles à des longueurs d'onde discrètes dont les positions dépendent de la composition chimique du gaz.

Les trois lois de la spectrographie de Kirchhoff furent, plus tard, la base de l'émergence de la mécanique quantique.

Les lois du génie électrique de Kirchhoff

Comme indiqué, l'ensemble de lois sur l'électricité formulé par Kirchhoff était sa contribution la plus pertinente à la science. Pour ce faire, il s'est inspiré des travaux antérieurs de Georg Simon Ohm.

Ces lois sont rapidement devenues des outils fondamentaux pour l'analyse des circuits. De manière très résumée, son extension permet de mesurer l'intensité du courant, ainsi que la différence de potentiel en un certain point d'un circuit électrique.

- Première loi ou loi de Kirchhoff correspondant aux nœuds: «Dans tout nœud, la somme algébrique des courants électriques qui entrent est égale à la somme des courants qui partent. En équivalent, la somme algébrique de tous les courants qui traversent le nœud est égale à zéro "

- Deuxième loi ou loi de Kirchhoff correspondant aux maillages: «dans un circuit fermé d'un réseau, la somme de l'ensemble des chutes de tension dans ses composantes est égale à la somme des tensions fournies et donc la somme algébrique de les différences de potentiel dans un maillage sont nulles. "

Contributions

Outre les lois qui portent son nom, Kirchhoff a apporté beaucoup plus de contributions à la science, à la fois pratiques et théoriques. Ainsi, il a consacré ses efforts à l'amélioration des connaissances sur l'électricité, la théorie des plaques, l'optique et la spectroscopie, entre autres domaines d'études.

De même, il a mené diverses enquêtes sur la façon dont se produit la conduction thermique et a essayé de mesurer le spectre des corps célestes, y compris le soleil et les nébuleuses. Ce dernier l'a aidé à créer un atlas spatial et à démontrer la relation entre l'absorption de la lumière et son émission.

Formule de diffraction de Kirchhoff

Kirchhof a utilisé la théorie de la diffraction présentée par Fresnel en 1818 pour développer une formule qui décrit comment les ondes lumineuses se comportent lorsqu'elles traversent une petite ouverture.

Le spectrographe et les nouvelles techniques d'analyse spectrographique

Comme indiqué, la collaboration entre Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen pendant leur séjour à l'Université de Heidelberg a été très fructueuse. Les deux scientifiques ont essayé des techniques pionnières d'analyse spectrographique. En pratique, cela leur a permis de découvrir deux nouveaux éléments chimiques: le rubidium et le césium.

Pour faire ces découvertes, les deux chercheurs ont dû fabriquer un nouvel instrument: le spectrographe moderne. Il projette une flamme sur le bas d'une échelle de différentes longueurs d'onde. Ainsi, ils ont pu localiser les raies spectrales, qui apparaissent lorsque la lumière se décompose dans son spectre.

Composition spectrale du soleil

Une autre des enquêtes de Kirchhoff a été d'essayer de mesurer la composition spectrale de notre étoile, le Soleil.

Cette recherche lui a permis de découvrir que lorsque la lumière traverse tout type de gaz, elle absorbe ses longueurs d'onde, comme elle le ferait si elle était auparavant chauffée. Cette propriété a été baptisée les lignes Fraunhofer.

Kirchhoff a utilisé les connaissances acquises pour expliquer les lignes sombres présentes dans le spectre solaire et qui s'intensifient lorsque la lumière du soleil traverse une flamme. Le résultat de cette recherche fut la promulgation de la loi sur les émissions de Kirchhoff-Clausius et ce fut le début d'une nouvelle étape dans le domaine de l'astronomie.

Le scientifique a utilisé les résultats obtenus pour déterminer, en 1861, la présence dans le Soleil d'éléments tels que le magnésium, le zinc, le sodium ou le cuivre, tels qu'ils se produisent dans la croûte terrestre.

Finalement, ces études l'ont aidé à créer une carte du spectre solaire. La carte, imprimée en quadrichromie, a été commandée par l'Académie des sciences de Berlin.

Déformation de la plaque élastique

Le scientifique a également passé une partie de son temps à résoudre certains problèmes liés aux plaques élastiques et à leur déformation.

La première théorie sur ce sujet avait été publiée par Sophie Germain et Siméon Denis Poisson et, plus tard, perfectionnée par Claude-Louis Navier. Le travail de Kirchhoff, qui a utilisé le calcul différentiel, consistait à répondre aux questions qui restaient encore non résolues.

Œuvres et publications

Gustav Kirchhoff est l'auteur, seul ou en collaboration avec d'autres collègues, de plusieurs ouvrages scientifiques.

Parmi les plus importants, on peut citer celui consacré aux éléments chimiques et à leurs spectres, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); ses quatre volumes sur la physique mathématique, Vorlesungen über Mathematischen Physik (1876-1894) et le Gesammelte Abhandlungen.

Prix ​​et reconnaissances

Les contributions de Gustav Kirchhoff à la science ont été reconnues par un grand nombre d'institutions de son temps. Parmi ceux qui l'ont nommé membre se trouvaient la Royal Society, l'Académie américaine des arts et des sciences, l'Académie russe des sciences et l'Académie prussienne des sciences.

En outre, le scientifique a également reçu les prix et récompenses suivants en reconnaissance de son travail.

- Ordre du mérite des sciences et des arts.

- Médaille Rumford.

- Ordre bavarois de Maximilien pour les sciences et les arts.

- Médaille Matteucci.

- Médaille Davy.

Après sa mort, il a également reçu la médaille Jansen et un cratère lunaire et un astéroïde ont été baptisés avec son nom de famille.

Références

1. Biographies et vies. Gustav Kirchhoff. Obtenu sur biografiasyvidas.com
2. McAllister, Willy. Lois de Kirchhoff. Récupéré de es.khanacademy.org
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Obtenu sur ecured.cu
4. Les rédacteurs de l'Encyclopaedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Récupéré de britannica.com
5. Scientifiques célèbres. Gustav Kirchhoff. Récupéré de famousscientists.org
6. Nouvelle encyclopédie mondiale. Gustav Kirchhoff. Récupéré de newworldencyclopedia.org
7. Institut d'histoire des sciences. Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff. Récupéré de sciencehistory.org
8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Récupéré de groups.dcs.st-and.ac.uk