电磁学、无线电电子学和微波波谱学

在电学领域，北京大学物理系首届毕业生孙国封(1880～1936)1923 年在美国康乃尔大学物理实验室，使用他自己所设计的直接测量小相角的一种灵敏度高而精确的方法，测量电解质电池的电容和电阻，说明了它们随电动势、电池几何结构、溶液浓度、温度、以及半透明铂膜电极厚度的变化情况。在他的研究中，区分了电极电阻与电解质电阻；并从测量的等效电阻和电容的值，推导了计算电池的实际电阻和电容的方法。30 年代，萨本栋(1902～1949)创造性地将并矢方法和数学中复矢量应用于解决三相电路问题。1936 年，他在美国 Trans，AIEE 上发表的《应用于三相电路的并矢代数》一文，被美国电气工程师学会当年冬季会议列为讨论课题，并被该会评为 1937 年度“理论和研究最佳文章荣誉奖”。1939 年，萨本栋汇集了他的研究成果写成《并矢电路》一书，是属于“数学、物理、电机三角地带”的新专著和新理论。该书出版不久，便被选入国际电工丛书，并获中国电机工程师学会第一次荣誉奖章。40 年代，萨本栋从事交流电机研究，以标幺值系统分析交流电机问题，很具特色。他根据在厦门大学和美国讲课的素材编写的《交流电机基础》一书，被英、美各国高等院校作为教本，开创了中国科学家编写的自然科学教科书被外国普遍采用的先例。

30 年代，马士修(1903 ～ 1984) 在法国曾研究过扭力对电阻影响和Barkhausen 效应。1928～1930 年间，严济慈(1900～1996)先后在巴黎大学Fabry 物理实验室和法国科学院大电磁铁实验室对水晶压电效应做了深入的研究。他发现在垂直于电轴的晶面上施加电压，晶片形变量与它的厚度无关，但与电压强度有关。电压不大时，晶片厚度的形变符合 Curie 定律， 即形变比例于静电场强度。在垂直于光轴的晶面上施加电压，晶片厚度的形变极为微小，与绝缘体无异。他还观察到水晶由于电压而变形是瞬时的， 无滞后现象。他还在沿水晶光轴做成的实心与空心两种水晶圆柱体上施加扭力而产生起电现象，以及其扭转压电振荡方面的研究。在这方面研究中， 他发现水晶柱受扭力时产生电荷，这在理论上是有意义的。在无线电电子学和微波方面，也有一批中国学者做出了卓有成效的研究。1920 年，北京大学温毓庆(1895～？)在美国哈佛大学对于受各种波长的阻尼和非阻尼激发的天线辐射电阻做了理论分析。20 年代中期，倪尚达(1898～1988)在美国匹兹堡 Westinghouse 电气公司研究并制备了为整流器所用的第一氧化铜，具有优良的整流特性。1929 年他著的《无线电学》是我国最早最有影响的无线电专著，被誉为“学习无线电之善本”，在东南亚地区颇有影响。20 年代末到 40 年代初，陈茂康对滤波器、脉冲发生器、微分脉冲发生器、微分指数导纳以及在 Im 量程内吸收式波长计等的理论、设计和校准等做了多方面的研究。孟昭英(1906～1995)30 年代初在美国加州理工学院从事超短电磁波的研究，成功地在世界上第一次用电子管产生 1 厘米的超短波。同时，他还设计了波导阻抗的精密测量方法，并在美国获得专利。30 年代末，他又进行关于三极管直线板极调幅的研究，得到了比一般方法更好的直线性无畸变调制，并具有另一些优点。1941 年他在昆明清华大学无线电研究所发表了《三极管射频放大器的直线阳极调幅》论文，受到美国无线电公司(RCA)研究室等单位的重视。后来他在这方面又做了许多研究，并对氧的毫米波吸收谱进行了研究，这是微波波谱学最早的工作之一。朱物华(1902～)在 30 年代对各波段的滤波器进行了研究。他推导了终端有电阻耗散的Ⅱ型低通滤波器、以及 T 型和Ⅱ型高通滤波器的瞬变电流解的公式。

从这些公式计算的结果，与阴极射线示波器映出的直流和交流情况下波形图相符。这项成果填补了耗散式电子滤波器瞬流研究上的空白。任之恭(1906～)20 年代末到 30 年代初，在美国对电子振荡器的理论与实验都有过研究。40 年代以后，他又从事微波波谱学的研究，尤其是对许多气体分子的微波波谱的 Zeeman 效应做了实验观测。他在国内外科学杂志上发表了多篇这方面的学术论文。1980 年科学出版社（北京）还出版了他的专著《微波量子物理学》。卞彭(1901～1990)1935 年在美国麻省理工学院首先采用钨丝圆柱型发射极制作电子放大管，后经多次改进，已得到广泛应用。40 年代他在国内以自制的仪器设备，先后与杨约翰、应崇福合作从事氧化物阴极研究。当时普遍认为脉冲发射与直流发射二者机制不同，因为脉冲有衰减。而卞彭经过多次实验检测，终于在 1948 年最早确定了氧化物阴极的脉冲发射和直流发射的一致性。后来他总结了多年的研究成果，提出了热阴极的微块模型理论。并第一次提出“同平面三极管理论解”，得到了与实验甚为符合的计算结果，对生产有一定指导意义。他在电子学方面的成就，对我国电子学的发展做出了积极贡献。戴振铎(1915～)1937 年毕业于清华大学，后赴美深造，先后获哈佛大学硕士、理学博士，40 年代任哈佛大学研究员，专长于电磁理论和天线理论，发表论文近 60 篇。他在 1948 年关于双锥形天线的理论研究使他获得了小锥角有效负载导纳的严格表达式；1952 年他以变分法研究圆柱形金属线的电磁反向散射，确定了反向散射载面数值，并仔细讨论了与导线终端处电流有关的边界条件。冯秉铨(1910～1980)是我国著名的电子学家，对无线电电子学、振荡理论有较深的研究，特别是在无线电发送技术方面有独到的研究。40 年代末至 50 年代初，他从提高强力振荡器阳极效率出发，首先提出了相角补偿理论，分析了多种振荡器电路，得到相角补偿电路参数的计算公式。其结果证明相角补偿条件和提高频率稳定度条件相符，即振荡器经过相角补偿后，阳极效率提高、频率最稳定。该理论在理论和实践上都有重大意义。将它用于高频电热等大功率振荡器可以节省大量电力；用于波段发射机，可起稳定频率的效果。他的这项高效率高频放大器电路的研究，获得 1978 年全国科学大会奖。叶楷(1911～)在电子学、微波、线性和非线性电路分析等方面， 都进行了卓有成效的研究。1945 年，他从理论上考察了栅极支柱和不同电子管尺寸对电子发射角的影响，从而证明了 H.C.Thompson 在 1936 年的实验分析。1950 年，他在对低压充气二极管的理论与实验研究中，推出了一些重要数据，如正离子的过渡时间和寿命，以及它中和空间电荷的效应等。鲍家善(1918～)在微波天线、微波铁氧体器件、磁控扫描天线、微波超导等方面都做过研究。40 年代，他在美国获得快速扫描天线、赋形波束天线等四项专利。1953 年，他根据物理学衍射理论，对雷达天线进行改进，提出双余割平方式波束天线设想，从而提高了辐射能量的利用率，使飞行目标所受照度均匀。根据这一设想制造的天线，在多山地区探测飞行目标获得满意的结果。毕德显(1808～1992)早年曾在电磁场和天线理论等方面做过大量研究工作。40 年代曾参加美国斯坦福大学工学院院长 F.E.Tomam 教授主编的《无线电工程师手册》的编写工作。1944～1947 年在美国无线电公司新产品试制部参加脉冲多路通信和微波通信设备的研制工作。50 年代以来，有许多专著和论文发表。他是中国雷达工程专业的主要创建人，为我国发展雷达和通信技术做出了重大贡献。磁学是研究静磁和电磁学磁现

象以及物质磁性及其应用的学科。1922～1923 年间，叶企孙(1898～1977) 在较大的压力范围内(0～12000kg/cm²)系统而细致地研究了流体静压力对典型的铁磁性金属压力系数、温度系数、剩磁和磁导率的影响，从而观测到前人所未见过的复杂现象。他从唯象理论上推导了铁磁性物质的体积变化与磁化过程和压力系数的关系，定性地解释了铁、镍、钴的不同实验结果。同时，他还在当时铁磁性分子场唯象理论和原子结构模型的基础上对其实验结果做了有益的讨论，提了原子的微观结构对铁磁性的可能影响。叶企孙的这一研究工作，受到当时欧美科学界的重视，被认为是在物质铁磁性方面的一项重要研究工作。施汝为(1901～1983)从 30 年代起，在顺磁化合物、铁磁性合金及其单晶体、永磁合金的磁性、磁畴粉纹图和磁各向异性等方面进行了长期的研究，特别是他对铁-钴和镍-钴合金单晶体的磁晶各向异性做了开创性的工作。30 年代中期，他在中央研究院建立了我国第一个近代磁学实验室。30～40 年代，潘孝硕(1910～1988)在关于铁-贵金属合金、铁-稀土金属合金和铁族金属及其合金磁性、磁化机制和热处理效应等方面的研究，做了许多有意义的工作，特别是在磁性合金有序化对磁性的影响和晶界内磁场对多晶体旋转磁化过程的影响等做了深入研究。李庆贤(1902～1987)1931 年在美国研究了低温下磁铁矿晶体的磁性。他首先发现磁性物质在冷却到低温(-160℃)相变点时，会引起感生磁的各向异性变化。这一成果受到国际磁学界的重视和多次引用。蔡柏龄(1906～1988) 从 30 年代起在法国贝尔维尤(Bellevue)强电磁体实验室从事磁学和强磁场设计研究。他对气态-氧化氮、氧和氮的磁（致）双折射和磁（致）Faraday 旋转，以及液态-氧化氮的磁化率进行了研究。30 年代后期他又致力于铁族过渡金属（如锰、铁、钴、镍、铜等）的氧化物、卤化物、碳酸盐等多晶体和一些单晶体的磁化率随温度的变化进行了系统的研究。他从实验上最早发现了多种化合物的磁化率-温度曲线出现最大值的反铁磁性，并把反铁磁性理论用于解释这些化合物磁性的特点，对早期反铁磁性研究做出了重要贡献。在多种强磁体设计方面，他曾参加法国“土星”质子同步加速器中的大型强磁体、大型气泡室电磁体、大型永磁体和高梯度磁场等的设计研究，曾采用磁位计法测量强电流。蔡柏龄的这些研究工作，于 1934 年获法国国家研究发明局银质奖章， 1947 年获法国埃梅·贝尔泰(AiméBerthé)奖。马士修(1903～1984)曾对电场和磁场的对称状态进行过研究，并发展了居里对称定理。他还指出，电磁场中的“对称要素与热力学内之熵极为相仿”。