北京大学物理学科已有九十余年的历史，它开创了我国最早的物理学本科教育，它有过最初的创业艰难、有过西南联大的硝烟与辉煌、有过解放后的蓬勃发展、也有过十年的曲折和困惑，更有改革开放以来的巨大进步。九十多年 来，出自北大物理的教材在全国使用，深刻影响了中国物理教学、人才培养的发展；北大物理科研方向往往开风气之先，一直走在国内各校前列。九十多年来，北大物理学科为国家培养了一万多位与物理学相关的高水平专业人才，其中包括110多位在北京大学物理学科工作学习过的中国科学院院士，12位中国工程院院士。在我国11位两弹元勋中，北大物理系系友就有7位。

　　北京大学物理学科经几代物理学人的苦心耕耘，已为在新世纪建设世界一流的物理学科奠定了丰厚的基础。

我国最早的物理学本科教育

　　北京大学物理学院起始于1902年成立的京师大学堂的格致科（包括数学和物理等）。1913年设物理学门，我国物理学本科教育从此开始。1916年第一届学生丁绪宝、孙国封等5人毕业，他们是我国最早的物理学本科毕业生。1919年北大物理学门更名为北大物理系。

　　自1934年起，北大物理系已为一些兼做研究生的助教开设研究生课程，1935年正式招收研究生，到1937年，已系统地开出了研究生课程。

　　这一时期北大物理系的主要科研成果，是以饶毓泰、吴大猷和他们的合作者所做的光谱学方面的工作，同时还有朱物华等人在电路方面的研究。自1931至1938年，北大物理系教师在国内外物理期刊上发表理论和实验论文25篇（不包括教授们在国外期间的研究成果）。应该说，在抗战前，经饶毓泰、吴大猷、丁西林、朱物华等人的努力，北大物理系已成为中国物理学研究的一支重要力量。

名师云集西南联大

　　1937年日寇入侵，华北沦陷，北京大学、清华大学、南开大学内迁至长沙成立长沙临时大学，1938年又迁昆明，改名为国立西南联合大学。

　　1937年清华、北大物理系的教授阵容在国内均已位列前茅，三校联合后师资力量更加强大。西南联大物理系的教授中有：对我国物理学事业作出卓越贡献的元老饶毓泰、叶企孙和吴有训；抗战前即在清华、北大任教，学术上造诣很深的教授周培源、吴大猷、赵忠尧、朱物华、郑华炽、霍秉权和任之恭；还有一批抗战开始前后学成回国的青年教授孟昭英、余瑞璜、范绪筠、王竹溪、张文裕和马仕俊，他们之中许多人当时还不到30岁。西南联大物理系教授1948年当选为中央研究院院士的有5位。1955年中国科学院数理化学部和技术科学部委员中原西南联大物理系师生有11位。真可谓群星荟萃，济济一堂。

　　抗战时期，许多大学仓促内迁，仪器设备丧失殆尽。西南联大物理系的教授们多方筹措，从国内外购得必要的仪器，经越南海防和滇越铁路运至昆明，保证了实验课的开出。物理系于1939年按萨本栋著《普通物理学实验》开出了一学年的普通物理实验，每周一次，以后还开出电磁学实验（一学年，每周一次）、光学实验（一学年，每周一次）、无线电实验（一学年，每周一次）、近代物理实验（6个实验）。在4年学习中，每年都有物理实验课程，保证了对学生较全面的培养，这是十分难能可贵的。在日本飞机经常空袭昆明时期，有的实验室每次做完实验后就把贵重仪器放进半埋在地下的50加仑的大汽油桶中，到下次做实验时再取出，这样保证了实验教学的正常进行。

　　在当时那种物质条件极为困难的条件下，物理系的教授们并未放松科学研究工作。他们不仅自己做研究，还带领青年教师和研究生做；不仅做理论研究，还克服种种困难做实验研究。据不完全统计，西南联大物理系师生在国外刊物上发表论文49篇，在国内刊物上发表52篇，内容涉及广义相对论、湍流理论、原子和分子结构及光谱、热力学与统计物理、介子理论和量子场论、核物理、X射线的吸收、X射线晶体结构分析、电子学、生物物理等，范围相当广泛。应该提到，吴大猷曾在泥墙陋舍中把从北平运去的大型摄谱仪光学元件安装在砖墩木架上进行拉曼光谱研究，成果在《Phys．Rev》上发表。

　　西南联大物理系人才辈出，在本科和研究院毕业或肄业的学生中有诺贝尔物理奖获得者杨振宁和李政道、国际知名的电机工程学家张守廉和天体学物理学家黄授书，后来成为中国科学院学部委员（院士）的有黄昆、胡宁、张恩虬、陈芳允、李整武、应崇福、戴传曾、李荫远、萧健、邓稼先、徐叙2、黄祖洽和李德平，成为工程院院士的有高鼎三，成为中国科学院、工程院两院院士的有朱光亚。

　　西南联大的时代正值国难当头，师生生活十分清苦，物质条件极端匮乏。然而在这样艰苦的条件下，教学、科研却硕果累累，日后涌现了一大批在世界上和国内具有影响的人物。西南联大在我国抗战时期教育园地里，成为一朵罕见的奇葩。究其根由，恐怕首要的原因在于极其雄厚的师资力量。西南联大孜孜敬业的精神，严谨治学的风范，连绵流传至今，为后辈所秉承。

　　1946年10月，复员后的北大物理系在北平开学，曾一度计划开展当时物理学的最前沿方向――核物理的研究工作，后因国内时局剧变而中辍。

实力最强的物理重镇

　　1952年，我国实行高等学校院系调整，原北京大学、清华大学、燕京大学三校物理系的大部分合并成现在的北京大学物理系。调整后的北大物理系的教授、副教授有来自原北大物理系的饶毓泰、赵广增、胡宁、黄昆、虞福春，来自原清华物理系的周培源、叶企孙、王竹溪、杨立铭、洪朝生（兼职），来自原清华气象系的李宪之、谢义炳，来自原燕大物理系的褚圣麟（兼系主任）。这是继西南联大之后的又一次师资力量大集中，教授阵容极一时之盛，北京大学物理系成为中国高校中实力最强的物理重镇。

　　北大物理系在这个时期从培养少数学生发展到整批地培养物理人才。在此之前，各大学物理系每年的学生人数，少则几个，多则二三十个。1952年物理专业学生增加到近二百人，以后三年每年招生人数都在二百人上下，1956年增加到450余人，1957、1958年维持在三四百人。1959年分成三个系后，物理系每年招生人数仍有一百五六十人之多。物理系的规模空前地发展了。

　　北京大学物理系在学科建设中屡开全国高校之先河。1955年设我国高校第一个核科学专业――物理教研室，后更名为原子能系和技术物理系，为我国成功研制两弹培养了大批骨干人才。1956年与复旦大学、南京大学、厦门大学、吉林大学联合在北大创办了我国第一个半导体物理专业，为我国信息科学技术的发展奠定了人才基础。1956年建立我国第一个地球物理专业。1959年，从北京大学物理系分出了地球物理系和无线电系（20世纪70年代，物理系半导体物理专业部分人员与其他系教师共同新建了我国第一个计算机系微电子专业）。在本阶段的14年里，北大物理系为国家输送了大批科学人才和技术骨干。特别应当提到的是，1956年集中五校师生，在黄昆、谢希德教授的主持下创办了五校联合半导体物理专门化，两年中培养出学生200余名，成为我国新兴半导体事业的第一批骨干，对我国从无到有地建立和发展半导体科学技术和工业体系，起到了不可磨灭的作用。

改革开放后大发展

　　在经历了文化大革命十年浩劫之后，中国社会迎来了1949年以来容许教育平稳发展的最长时期，北大物理系在此期间取得了长足的进展。

　　1979年经校务委员会通过，北大物理系只设物理学一个专业，下设6个选修组（理论物理、激光物理、半导体物理、金属物理、低温物理、磁学），学制四年。1981年以后由学年学时制改为学分管理制，过去的专门化课程变成了非限制性选修课，后来要求选这类课程的总学时进一步减少，而且每个学生不一定局限于一个选修方向，甚至可以选其他系（如数学系、化学系、生物系，甚至经济系）的一部分课程来取代。毕业论文也不限于在本系或本校内找导师，不少学生找了科学院研究所的研究员做导师。以后二十多年里，教学计划只有局部的调整，如减少了一些高等数学课时，增加了一些计算机方面的课程和训练，但没有本质性的变化。在这个时期里，学校相继出台了一些新的措施，如允许提前毕业，准许转系、转专业，允许修读辅修专业等，都为调动学生学习的主动性提供了较宽松的环境。

　　这个时期北大物理系培养研究生的规模是空前的，自1978年开始招收硕士生、1981年开始招收博士生后，随着经验的积累和全系科学研究水平的提高，研究生的质量也在提高。从80年代迈向90年代，不少研究生，特别是博士生，逐步成为一支重要的科研力量。自从1999年教育部举行优秀博士论文评选活动以来，北大物理系连续几年都有博士生获奖。

　　在20余年中，物理系先后有5位教授当选为中科院院士，他们是杨立铭、甘子钊、杨应昌、秦国刚、赵光达。90年代后期一批较年轻的学术带头人获得杰出青年基金并被聘为“长江学者”，他们是龚旗煌、欧阳颀、马伯强、俞大鹏。这些年北大物理系获国家自然科学奖二等奖的项目3项，三等奖2项；获国家教委科技进步奖一等奖的7项，二等奖17项，三等奖4项；获国家发明奖三等奖2项，四等奖1项；获周培源奖、叶企孙奖、胡刚复奖各一项。

北大物理学院继往开来

　　2001年5月，作为北大创建世界一流大学的一个重要举措，在原物理系、技术物理系核物理专业、重离子物理研究所、地球物理系的大气物理与气象专业、天文系的基础上，成立了北京大学物理学院。

　　物理学院教学科研涉及物理学、大气科学、天文学和核科学与技术4个一级学科(含8个二级学科，全部为国家重点学科)，有物理学、大气科学、天文学和核科学与技术4个一级学科博士点，有物理学、大气科学两个国家一级重点学科和天体物理、核技术及应用两个国家二级重点学科；有4个博士后流动站；有物理学、核科学与技术和大气科学3个国家理科基础研究和教学人才培养基地。学院设置了9个教学科研实体单位：基础物理教学中心、基础物理实验教学中心、大气科学系、天文学系、技术物理系、理论物理研究所、凝聚态物理与材料物理研究所、现代光学研究所、重离子物理研究所，并挂靠有学校的电子显微镜专业实验室。依托物理学院建立了人工微结构与介观物理国家重点实验室、核物理与核技术国家重点实验室、医学物理北京市重点实验室、李政道高能物理研究中心、科维理天文与天体物理研究所等科研机构。

　　物理学院师资力量雄厚，现有教师180多人，其中中科院院士13位、长江特聘教授和讲座教授9位、教授76位、副教授69位，高级工程师38位。物理学院有国家杰出青年基金获得者11位。学院还有“量子色动力学与强子物理”、“飞秒光物理与介观光学”、“生物网络研究”三个国家自然科学基金委创新群体。学院每年招收博士后约20位，博士生80多位，硕士生约110位，形成了完整的高层次人才培养体系。

　　物理学院的科研工作以国际科学前沿和国家发展需求为导向，既鼓励原创性基础研究，也积极推动面向国家重大科技需求的应用研究。目前物理学院教师承担有各类民口和军口科研项目200多项，包括由我院担任首席科学家的国家“973”计划项目3项，课题12项；由我院担任首席科学家的国家重大基础研究计划项目2项，课题3项；国家“863”计划项目8项，国家自然科学基金项目110多项，每年发表各类学术论文400多篇，申请国家发明专利10多项。近5年物理学院的教师共获得国家科技进步一等奖1项、二等奖1项，国家自然科学二等奖3项，教育部和北京市自然科学奖和科技进步奖12项。

　　自1991年建立物理学理科基地以来（后来增加了核物理基地和大气科学基地），获得国家级教学奖16项，其中包括特等奖1项，一等奖3项；获得省部级奖励31项。1991年以来出版教材和专著97部。学院目前有7门课程入选国家精品课程，5门课程入选北京市精品课程，8门课程为北京大学精品课。学院本科实行按大类招生，自2003年开始实行多样化、个性化的培养模式和模块化、结构化的课程体系，学生可以在教学计划指导下设计适合自己的不同类型的课程方案，从而大大提高了学习的自主性和积极性。这项改革在2005年获得国家级教学成果二等奖。

　　今日的北京大学物理学院正凭借其雄厚的基础和优良的传统，以创新求实的精神开拓前进，为创建世界一流的学科而努力奋斗。

近年代表性成就

2003年国家自然科学二等奖氮的间隙原子效应及新型磁性材料研究
完成人：杨应昌、程本培、杨金波、毛伟华、张晓东

　　1.研究组长期致力于固体磁性的研究，研究宏观磁性与微观结构的联系。在此基础上，发现了在稀土－铁合金中氮的间隙原子效应，发明了稀土氮化物新型稀土永磁材料。

　　2.首次通过中子衍射研究测定了各种类型氮化物的晶体结构，发现它们都是占据特定的间隙晶位。计算了间隙原子加入前后稀土4f电子晶场作用和铁3d电子能带结构的变化，从理论上阐明了间隙原子效应的起源。

　　3.研究了稀土氮化物的磁畴结构及其反磁化过程，据此，开发了制造高性能氮化物磁粉的新工艺，为把基础研究成果转化成现实生产力提供了核心技术。该材料在制造工业应用的磁体中，发现具有压延各向异性，对于制造柔性磁体，更具有独特的优势。

　　国际同行公认这是我国原创性的发明，取得了包括美国、日本和欧洲等地的发明专利。被评为2004年我国稀土领域十大科技新闻之首。

2004年度国家自然科学二等奖获奖项目若干低维材料的拉曼光谱学研究
完成人：张树霖、顾镇南、蔡生民、施祖进

　　传统拉曼光谱学是在三维大尺寸物质的研究和应用中发展起来的。当应用于低维纳米材料的研究和应用时，就需要创建新的“低维拉曼光谱学”。本获奖项目在若干低维材料的基础上，为创建低维拉曼光谱学作出了全面和系统性的贡献。例如：

　　1.最先鉴认出典型低维材料的拉曼指纹谱，极性纳米晶半导体拉曼谱具非晶特征。

　　2.发现拉曼光谱的两个基本特征都出现“反常”，并证明该“反常”恰好表明在低维体系中传统拉曼散射原理依然有效。

　　3.提出了超晶格拉曼谱的有效质量理论。4.在低维拉曼光谱学的应用方面：

　　（1）发现了材料的许多新奇物性。如超晶格和碳纳米管是类缺陷结构和碳纳米管有强烈温度效应等。

　　（2）提出了多孔硅的“量子限制电化学”形成模型，应用拉曼谱快速测定了碳管的单壁性和直径，以及证明退火可以改进半导体界面的生长质量，推动人们采用退火等新工艺，促进了材料和器件的制备。

2007年度国家自然科学二等奖功能准一维半导体纳米结构与物理研究
完成人：俞大鹏、冯孙齐、徐军、薛增泉、奚中和

　　本研究项目属于低维纳米结构与材料物理研究领域，涉及硅及氧化物纳米线结构的制备与物性研究。作为电荷的最小载体，纳米线不仅是介观物理等基础研究的理想对象，也具有重要的潜在应用价值，成为材料、物理、电子等交领域的研究热点。

　　本项目主要创新性研究成果如下：硅纳米线的成功制备极大地推动了纳米线研究：

　　早期的硅量子线制备主要是基于自上而下的光刻技术，虽然Westwater等用CVD法制备硅纳米线(JVSTB1997)，但未引起关注。俞大鹏(Solid State Commun.105,403,1998)与哈佛大学(Science 279,2081998)同时独立地用脉冲激光法成功制备了free-standing硅纳米线。我们也开创简单物理蒸发法制备硅等半导体纳米线(APL72,3458,1998)研究之先河。

　　氧化物半导体材料由于独特的抗氧化、宽禁带、气敏、压电效应等物理性质受到了国内外的广泛关注。我们不仅率先在国际上制备了SiO2(1998,他人引用152次)、GeO2(1999,他人引用101次)、Ga2O3(1999,他人引用119次)等氧化物纳米线，也是ZnO纳米线研究的原创性研究小组之一，单篇论文他引238次。氧化物纳米线极大地丰富了纳米线研究的内涵，并可能对未来纳米器件等应用产生深远的影响。我们还开展了纳米线的生长机理、发光、场发射等物理性质。

2007年度国家自然科学二等奖纳米硅-纳米氧化硅体系发光及其物理机制
完成人：秦国刚、冉广照、秦国毅、徐东升、张伯蕊

　　硅是最重要的半导体，氧化硅是硅的最佳辅佐，而硅光源是硅光子学的核心问题和难题。项目由此而来。

　　主要创新：

　　1．提出量子限制－发光中心模型，指出紧邻纳米硅的氧化硅中发光中心(LC)与纳米硅一样在光致发光(PL)中起关键作用。并首先指出多孔硅的红光和蓝光PL都源于氧化硅LC。建立并不断完善纳米硅－纳米氧化硅体系PL的定量理论。

　　2．发现Au/自然氧化硅/p-Si和Au/富硅氧化硅/p-Si电致发光(EL)。首次指出电致发光可源于氧化硅中LC。并由此设计出十多种创新的EL结构。