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黄昆

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生平介绍:

黄昆(1919-2005)浙江嘉兴人,出生于北京。世界著名物理学家、中国固体和半导体物理学奠基人之一。他提出了著名的“黄方程”和“声子极化激元”概念,与妻子李爱扶共同提出的“黄-里斯理论”。与玻恩合著的《晶格动力学理论》被誉为固体物理学界的“圣经”。曾先后荣获何梁何利基金科学与技术成就奖和国家最高科学技术奖等荣誉

 

求学经历:

1937年,黄昆考入燕京大学物理系。完成了论文《海森堡和薛定锷量子力学理论的等价性》,获得了学位并毕业。同年10月黄昆经过葛庭燧的介绍去往西南联大任物理系助教。助教期间黄昆的任务量不是很大,在此期间,他也结识了好友杨振宁。1942年,黄昆考取西南联合大学理论物理研究生,师从吴大猷。两年后,黄昆完成了《日冕光谱线的激起》的论文,获北京大学硕士学位。毕业后,在凤凰山天文台任助理研究员。次年,通过考试获得了留英资格。在英国布里斯托大学做了莫特(N.F.Mott,1905-1996)的博士研究生,研究固体物理学。博士期间完成了3篇论文,并预言“黄散射”现象。1948年,黄昆获英国布里斯托尔大学博士学位,前往利物浦大学做帝国化学工业公司博士后研究员。在此期间,继续与波恩合著《晶格动力学理论》。1951年,黄昆回到北京大学任物理系教授。1977年,黄昆调任中国科学院半导体研究所所长。1985年,当选为第三世界科学院院士,中国科学院半导体研究所研究员、名誉所长。

 

主要贡献:

2019年是黄昆先生诞辰100周年。朱邦芬院士曾将黄昆的贡献概括为:一本书、一组方程、一个理论、一种散射、一个模型。

在英国留学时,黄昆最初从莫特那里理论研究稀固溶体的X光衍射这个题目,并作出几个大胆预言,如杂质原子的存在使布拉格衍射峰强度减小了一个因子,该因子与倒格矢的平方成反比,且与杂质浓度有关。这些预言在20多年后被人证实,这种现象也因此被称为“黄散射”。现在这种X射线散射方法已经成为检验晶体中缺陷或杂质的方法。

黄昆攻读博士期间,洛里希和莫特试图将晶体光学振动的微观模型与介电函数结合起来。黄昆觉得他们搞的微观模型不能正确地描述其中带电粒子的运动。于1950年首先提出了一对唯象方程,描述极性晶体的长波光学振动ii=a11E-a12u;P=a21E+a22u。这组方程成为研究固体中晶格振动模与电磁波耦合的基础。由此发现了一种新的运动模式——极化激元。极化激元成为20世纪60年代固体物理研究的热点,一般公认黄昆先生是这一概念的首创者,这组方程称为“黄方程”。这组方程改变了人们关于电磁模在晶体介质中传播的思维方式,并开创了后来的极化激元理论。

在完成博士论文工作后,黄昆先生有半年时间访问爱丁堡大学的玻恩教授。玻恩提议由黄昆与他合作来完成这本书。为此黄昆还专门研究了力常数的10个不变性条件。正如玻恩在序言中强调的,这本书不是已发表结果的综合,而是重新组织的。关于黄昆先生的贡献,可以从玻恩教授的序言中看出:“本书的最终形式和撰写应基本上归功于黄昆博士。”这本书广受物理学家的赞赏和褒奖,直至现在这本书仍被众多物理学家视为“圣经”。写作期间黄昆还与研究院的助手里斯合作发表了《F中心的光吸收与无辐射跃迁理论》,同时建立了光跃迁过程中的多声子理论与无辐射跃迁过程中的多声子理论,国际物理学界公认这项工作对于多声子跃迁领域的开创作用,将之称为“黄—里斯理论”。

回国后黄昆进行了关于半导体超晶格的声子模和激子态的研究,黄昆发展了平面波展开方法计算超晶格的空穴子带;在此基础上发展了严格的四分量的激子态理论,发展了超晶格光学振动模的理论,后来称为“黄—朱模型”。

 

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黄昆
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物理教学H5动画及部分国内物理学家