Йозеф Стефан ( словен . Jožef Štefan ; 24 марта 1835 — 7 января 1893) [1] — словенский физик , математик и поэт из Австрийской империи .
Стефан родился в деревне Св. Петра (словен. Sveti Peter ) на окраине Клагенфурта в семье Алеша (Александра) Стефана (1805-1872) и Марии Стартиник (1815-1863). Его родители, оба словенцы по национальности, поженились только когда Йозефу исполнилось одиннадцать лет. Семья Стефанов была скромного достатка; его отец был помощником мельника, а мать работала служанкой. Йозеф был их единственным ребенком. [2]
Стефан посещал начальную школу в Клагенфурте, где проявил талант и был рекомендован для зачисления в Клагенфуртский лицей в 1845 году. В тринадцать лет он пережил революционный 1848 год , который вдохновил его проявить симпатию к словенскому литературному и национальному движению.
После окончания школы с отличием он некоторое время раздумывал о вступлении в орден бенедиктинцев , но его огромный интерес к физике взял верх. В 1853 году он уехал в Вену, чтобы изучать математику и физику . Его профессором физики в гимназии был Карел Робида, который написал первый словенский учебник физики. Затем Стефан получил степень доктора наук по математической физике в Венском университете в 1858 году. В студенческие годы он также написал и опубликовал ряд стихотворений на словенском языке.
Стефан преподавал физику в Венском университете, был директором Физического института с 1866 года, вице-президентом Венской академии наук и членом нескольких научных учреждений в Европе. Он умер в Вене , Австро-Венгрия. Его жизнь и работа были подробно задокументированы физиком Янешем Стрнадом .
Стефан опубликовал около 80 научных статей, в основном в «Бюллетенях Венской академии наук». [3] Он наиболее известен тем, что в 1879 году сформулировал закон Стефана — физический степенной закон, утверждающий, что полное излучение черного тела пропорционально четвертой степени его термодинамической температуры T :
Он вывел этот закон из измерений французских физиков Дюлонга и Пети . Поскольку и падающее излучение, и излучение черного тела всегда равны, это уравнение в равной степени применимо к температуре любого идеального тела, подвергающегося падающему излучению через его поверхность. В 1884 году ученик Стефана Людвиг Больцман расширил закон, чтобы применить его к излучению серого тела , и поэтому он известен как закон Стефана-Больцмана . Больцман рассматривал тепловой двигатель со светом в качестве рабочего вещества. Этот закон является единственным физическим законом природы, названным в честь словенского физика. Сегодня закон выводится из закона Планка об излучении черного тела:
С помощью своего закона Стефан определил температуру поверхности Солнца , которая, по его расчетам, составила 5430 °C (9810 °F). Это было первое разумное значение температуры Солнца.
Стефан провел первые измерения теплопроводности газов , рассматривал испарение и, среди прочего, изучал диффузию , теплопроводность в жидкостях . За его трактат по оптике Венский университет наградил его премией Либена . Благодаря его ранней работе по расчету скоростей испарения и диффузии, поток из капли или частицы, вызванный испарением или сублимацией на поверхности, теперь называется потоком Стефана .
Очень важны также его электромагнитные уравнения, определенные в векторной нотации, и работы по кинетической теории тепла. Стефан был одним из первых физиков в Европе, кто полностью понял электромагнитную теорию Максвелла , и одним из немногих за пределами Англии, кто ее расширил. Он вычислил индуктивность катушки с квадратным поперечным сечением и исправил ошибку Максвелла в расчетах. Он также исследовал явление, называемое скин-эффектом , когда высокочастотный электрический ток больше на поверхности проводника, чем внутри него.
В математике хорошо известны задачи Стефана или задачи Стефана с подвижной границей. Впервые задачу изучили Ламе и Клапейрон в 1831 году. Стефан решил задачу, когда вычислял, как быстро растет слой льда на воде ( уравнение Стефана [4] ).
Несколько концепций в физике и математике названы в честь Йозефа Стефана:
Институт Йожефа Стефана , ведущее научное учреждение Словении , также назван в его честь, а также:
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )