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。而先生自己最为满意的一项工作是黄昆方程。黄昆方程描述了离子晶体中晶格振动的声子与电磁场的相互作用,这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。
在黄昆先生诞辰100周年之际,作为黄先生子弟和亲近后辈,我们缅怀先师的辉煌业绩,重温他对凝聚态物理学的卓越贡献。黄昆先生生前多次说过,他自己最满意的工作有两件,第一件就是1950年对离子晶体中的长波光学声子和宏观电磁场的相互作用的研究,即黄昆方程,另一件则是与晶格弛豫有关的多声子光跃迁和无辐射跃迁理论。
黄昆方程正是把光波与光学声子关联起来。一开始人们没有意识到它的重要价值。一个真实的故事是,当黄昆方程的论文投稿时,审稿人认为该文只是重新证明了著名的Lynddan-Sache-Teller关系,即纵光学波频率ωl和横光学波频率ωt之间的关系。审稿人坚称黄昆的论文只是LST关系的另一种证明而拒稿。幸亏黄昆先生的老师莫特教授了解这篇文章的重要意义,亲自出面推荐才得以发表。
黄昆方程最重要的意义,可以用美国著名物理学家E. Burnstein在第17届国际拉曼会议上对黄昆的评价来概括:“Huang has changed our way of thinking about propagating EM mode in crystalline mediums”。其实这里的介质,不止是离子晶体,而是包含了一切有光在其中传播的介质。
由于黄昆方程直接利用了电场与偶极子的相互作用,它也同样适用于一切具有偶极矩的元激发与光波的相互作用,具有普遍意义。这也正是后来光波与激子耦合的极化激元的原始物理基础。