固体物理学

在固体物理学领域，上半世纪我国有陆学善、钱临照、余瑞璜、周如松、葛廷燧等人在金属物理和结晶学方面进行了研究，范绪筠、黄昆等人在半导体、晶格动力学方面进行了研究。陆学善(1905～1981)是中国晶体学研究的主要创始人之一，1934～1936 年他在英国深造期间，与A.J.Bradley进行了Cr-Al 二元合金系的X射线研究，首次提出了 Cr-Al系的完整相图。他创立的利用晶体点阵常数测定相图中固溶线的方法，至今仍为晶体学家广泛应用。钱临照和周如松(1912～)在30年代中期，对金属晶体的范性变形和晶缺陷做了极好的研究，他们实验地测定了钼单晶的滑移系统，对其滑移面与钠、钾迥异现象的原因做出了正确的解释。1939年周如松在英国与Andrade共同提出表征形变温度对体心立方晶体滑移面选择影响的参量[θ=T(k)/Tm(k)，其中T(k)是形变温度，Tm(k)是该晶体的熔点]。
     她们从实验研究中得到的这条经验规律具有开创性意义，受到人们的重视。直到现在还被有关权威著作征引。余瑞璜(1906～1997)在X射线结晶学、X射线晶体分析法、固体与分子的经验电子论(E.E.T)及其应用方面卓有成就。1930年，他在清华大学X射线实验室研制成盖革计数器，这是我国第一次自己成功制造的有关仪器。1932年在吴有训指导下，他分析了氢的X光吸收和散射，其结果被A.H.Compton所著的《X射线的理论与实验》一书引用，以说明X射线的散射系数不同于经典的散射系数。1935～1937年，他在英国深造期间对 Zn(BrO3)2·6H2O 的晶体结构进行分析，巧妙地消除了一般所称的“鬼影”，从而最后确定了它的晶体结构。他还发现，X 射线衍射的晶体摆动谱仪所用的对称形叶状摆动器，所得出的晶体摆动速度不均匀。经过他严格的数学处理后，得到了正确的非对称式叶形摆动器。最有意义的是，他在对 Ni(NO3)2·6NH3所做的晶体结构分析中，对该晶体的X射线衍射线强度随衍射角的增加而急剧地下降现象做出了正确的解释。
     他认为，这是由于NO3中的一个O和N总是以其它两个O的联线为轴，在 NO3的平面三角形原子组的平面中做十分反常的大幅度的来回角摆动所致。以这种模型算出的衍射线强度和实验所得的结果完全一致。他还将该晶体放在液氮中做低温X射线衍射谱线的观察，果然正常。在后来的低温晶体结构分析也得到同样的结果。1938年底余瑞璜回国到昆明清华大学金属研究所任教授，继续从事有关晶体结构的分析研究，他从数学上寻找消除Fourier综合法必然产生“鬼影”的方法，经过努力，终于在1942年获得成功，提出了晶体分析X射线数据新综合法，受到国际学者的称赞。在劳厄(M. VonLaue)衍射50年纪念的国际性专著 Fifty yeors ofX-raydiffra Tion中，余瑞璜被P.P. Ewald 赞誉为世界上第一流的晶体学家。
     抗日战争期间，昆明北研物理所钟盛标(1908～)从事晶体物理学研究。他主要研究水晶的腐蚀图样及其应用；电场作用以及紫外线辐射对水晶腐蚀的影响；镭射线对各种水晶的赋色效应以及这些水晶的光学性质；等等。他利用实验得到的水晶的新腐蚀图样，发现了确定水晶轴向的新方法。这对于在抗战时困难条件下通讯器材的研究有很大的帮助。50 年代，钟盛标又从实验上发现了用于检测水晶晶体缺陷的两种新方法，即放电法和碱金属蒸气腐蚀法。用这种方法可以检测水晶内由于亚微观掺杂而产生的缺陷。这种以物理方法检测水晶晶体缺陷的方法，为地质学家和矿物学家所关注。葛庭燧(1913～)是国际知名的金属物理学家，发表论文160余篇、著作多种。40年代后期他创立了金属内耗的整个研究领域。1945～1949年，葛庭燧在美国芝加哥大学金属研究所任研究员，开展关于晶粒间界的研究工作，其中包括金属弛豫谱（内耗）、金属力学性质和位错理论的基础研究。
     他首创用于低频内耗测量的扭摆，被国际上称为“葛氏摆”，从而推进了国际内耗研究的迅速发展；他首先发现了晶粒间界的内耗峰，被国际上称为“葛氏峰”；他提出各种滞弹性测量（包括内耗、模量弛豫、在恒压力下的微蠕变、在恒应变下的应力弛豫）的结果可以彼此换算，从而奠定了经典的滞弹性内耗（线性内耗）的理论基础；他提出了晶粒间界无序原子群模型（被称为“葛廷燧晶粒间界模型”）和沿晶界滑动的机制，肯定晶界具有粘滞系数，并首次把扩散概念引入晶界流之中；他关于外来杂质对晶界内耗的影响的研究，为后来应用晶界内耗峰研究和阐明晶界偏析动力学以及对力学性质的影响开辟了广阔的前景。1948年葛庭燧通过实验首次在 r-铁和镍等面心立方晶体中观测到填隙原子所引起的斯诺克（snock）类型的内耗峰，并进而证明填隙原子在面心立方点阵中引起的内耗峰是一种普遍现象，并提出了产生内耗峰的机制。这项研究引发了国际上随后关于点缺陷弛豫内耗的大量工作，为随后点缺陷弛豫理论的建立提供了重要的启示。1949年他首先观察到表现反常振幅效应（即内耗由于振幅的增加而减小）的内耗峰，并提出溶质原子气团模型和溶质原子沿位错管道扩散的位错弯结气团模型。这是对经典内耗理论的一项重要发展。
     葛庭燧在1949年回国后，在国内进行内耗研究，培养了大批人才，对于我国内耗研究工作的发展和领先地位做出了卓越贡献。范绪筠（1912～）从40年代起在昆明清华大学无线电研究所从事半导体物理的理论与实验研究，发现了半导体中导电电子密度可能偏离其正常值相当大的现象，并定量地讨论了两个物体接触处附近的势位和电子密度分布；40年代末，他在当时最为人们重视的锗与硅半导体方面的研究取得了许多成就。他用光学性质证明半导体有禁带，从实验上证明锗和硅有吸收限。他的这些研究成果对于固体电子学的发展和第二次世界大战后半导体的广泛应用起了很重要的作用。黄昆（1919～）在固体物理学理论领域，特别是在晶格动力学方面做出了开拓性研究。1947年，黄昆在英国Bristol大学研究固溶体理论时，发现固体中的杂质缺陷会导致X光漫散射，其强度集中在普通X光衍射斑点附近。这种漫散射后来被国际上一些科学家所证实和应用，成为直接有效地研究晶体微观缺陷的重要手段。他的这一发现被国际上称为“黄散射”。50年代，黄昆又做出了一些重要的发现。