Gustav Robert Kirchhoff nasce a Königsberg nel 1824: personalità eclettica nei suoi studi ha spaziato dalla matematica alla fisica, specializzandosi in spettroscopia, termodinamica e elettrotecnica. Egli fu il primo ad intuire che le sostanze non si limitano ad emettere righe spettrali caratteristiche ma le assorbono anche. Da questa premessa arrivò a comprendere che «per ogni sostanza il comportamento rispetto all'emissione e all'assorbimento, a parità di temperature, è il medesimo» (Legge di Kirchhoff).

La vita di Gustav Kirchhoff, la svolta

Fondamentale per i suoi approfondimenti fu l’amicizia con Robert Wilhelm Bunsen, che conobbe a Bratislava nel 1950: fu anche grazie all’uso del becco di Bunsen, dalla fiamma incolore che Kirchhoff sviluppò la sua idea di utilizzare i prismi e inventò così lo spettroscopio dando avvio alla scienza della spettroscopia. Fu la collaborazione tra i due fisici a porre le basi di questa scienza partendo dall’assunto per cui ogni riga spettrale è in relazione con la composizione chimica degli elementi da cui è emessa. L’analisi chimica raggiunse così risultati fino ad allora impensabili. La nuova tecnica portò anche alla risoluzione di una questione che Auguste Comte aveva dichiarato irrisolvibile: analizzare la composizione chimica del Sole. Grazie ai loro contributi i due scienziati furono i primi ad essere insigniti nel 1877 della medaglia Davy.

Contributi scientifici di Gustav Robert Kirchhoff

In campo elettrotecnico si devono a Gustav Robert Kirchhoff le due leggi per il calcolo della distribuzione delle correnti elettriche in una rete di conduttori. La prima fu formulata nel 1845, la seconda seguì a distanza di due anni. La prima legge per il calcolo della distribuzione delle correnti elettriche in una rete di conduttori afferma che all’interno di un nodo di un circuito elettrico la somma algebrica delle intensità di corrente è pari a zero. La seconda stabilisce invece che la somma algebrica di tutte le forze elettromotrici istantanee lungo tutti i successivi rami di una maglia di un circuito elettrico è nulla. Si deve inoltre al fisico tedesco la dimostrazione della corrispondenza tra la velocità di propagazione di una perturbazione elettrica lungo un filo e la velocità della luce nel vuoto. Anche i tensori nominali di tensione portano il suo nome (tensori di Piola-Kirchhoff). Ma il suo contributo maggiore è appunto la Legge di Kirchhoff sopra citata, relativa alla radiazione elettromagnetica, in base alla quale «per ogni sostanza il comportamento rispetto all'emissione e all'assorbimento, a parità di temperature, è il medesimo». L’enunciato significa che per ogni sostanza il rapporto tra potere emissivo specifico e quello assorbente specifico corrisponde ad una funzione universale dipendente dalla lunghezza d’onda e dalla temperatura. Il corpo che assorbe, data la temperatura, la radiazione di tutte le lunghezze d’onda viene definito corpo nero. Nei corpi neri il valore è pari ad uno mentre se si tratta dei cosiddetti corpi grigi i valori dell’emissività e dell’assorbività sono costanti per tutto lo spettro e diversi da uno. Se i due valori non sono costanti si stabiliscono intervalli di lunghezza d'onda all’interno dei quali si possono valutare i due parametri.

L’importanza di Gustav Robert Kirchhoff

Kirchhoff rappresenta un punto di svolta per le scienze fisiche e matematiche nel corso della seconda metà del XX secolo. Importante il suo contributo, insieme a Helmholtz, per la creazione di una scuola che ha avuto come allievi nomi importanti come quello di Hertz, celebri i suoi contributi sperimentali per individuare le onde elettromagnetiche.