グスタフ・ロベルト・キルヒホフ(1824年3月12日 – 1887年10月17日)は、慎重な実験と理論的洞察によって物理学の複数の分野を形づくったドイツの物理学者である。ケーニヒスベルクに生まれ、実験室での研究と明快な一般原理を結びつけ、ロベルト・ブンゼンとの共同研究を含め、ドイツの大学で教授職を務めた。簡単な生涯の概要は伝記を参照。

電気回路理論

キルヒホフは、物理学と工学の基礎として今日も重要な、電気回路に関する二つの基本法則を示した。第一は一般にキルヒホフの電流則と呼ばれ、接点に流入する電流の代数和が0になることを表す(電荷保存)。第二はキルヒホフの電圧則で、閉回路を一周したときの電位差の総和が0になることを述べる(エネルギー保存)。これらの原理は回路解析の体系的な方法を与え、回路理論や回路法則を扱う講義でしばしば導入される。

分光法と化学分析

ロベルト・ブンゼンとともに、キルヒホフは炎分光法と放電分光法を化学分析に応用し、元素が特徴的なスペクトル線を示すことを明らかにした。この方法によって、スペクトルのパターンが元素の同定に用いられることが示され、1861年のルビジウム発見へとつながった。二人の共同研究はブンゼン=キルヒホフ賞に名を残し、その業績は分光法やルビジウムの発見の項目で紹介されている。

熱放射と熱化学

加熱された物体の研究において、キルヒホフは熱放射に関する基本的な命題を定式化した。すなわち、熱平衡にあるとき、ある物体のある波長における放射能は、その波長における吸収能に比例するというものである。この関係は、しばしば「放射率は平衡状態の物体では吸収率に等しい」と表され、黒体概念の基礎となり、のちに量子理論へとつながる問題意識を促した。放射や黒体の概念については、さらに詳しい説明がある。熱化学では、反応のエンタルピー変化の温度依存性を熱容量の差に結びつける関係を導き、熱量測定を補正するための実用的な道具を与えた(熱化学の法則)。

光学とその他の業績

キルヒホフは波動光学にも貢献し、回折理論や波の伝播の数学的記述に用いられる積分関係を定式化した。実験と理論を組み合わせる姿勢、明快な表現、そして後代の発展への影響によって、彼の名は物理学のさまざまな法則や定理に結びつけられている。

遺産

キルヒホフの法則は、現在も標準的な教育課程の一部である。電気工学における回路の法則、分析化学におけるスペクトル法、そして熱物理学における放射の原理がそれに当たる。黒体放射をめぐる彼の問いは、プランクの量子仮説へと至る背景を形づくった。賞、歴史研究、教科書は現在も、19世紀物理学における画期的な業績として、彼の研究と実験を引用し続けている。