張志三，物理學(xué)家。直隸（今河北）玉田人。1943年畢業(yè)于西南聯(lián)合大學(xué)物理

系。后任中國科學(xué)院物理研究所研究員。1951年起從事發(fā)射光譜的研究，建立實(shí)驗(yàn)室，發(fā)展了發(fā)射光譜分析方法。負(fù)責(zé)建立的紅外吸收光譜實(shí)驗(yàn)室，同喇曼光譜相結(jié)合，成為較完善的研究分子振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)手段。 為中國光譜學(xué)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。熱心進(jìn)行激光光譜的應(yīng)用研究，促進(jìn)了中國激光物理，原子、分子物理的發(fā)展。

1920年6月22日 出生于河北省玉田縣。

1939～1943年 在西南聯(lián)合大學(xué)物理系學(xué)習(xí)，畢業(yè)。

1943～1946年 任北平研究院物理研究所助理員。

1946～1949年 任北平研究院物理研究所助理研究員。

1949～1989年 任中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所（1958年起改名為物理研究所）助理研究員（1949）、副研究員（1953年1月）、研究員（1978 年3月）。1989年 退休。

固體光譜學(xué)

張志三，1920年6月出生于河北省玉田縣。在北平讀高中時(shí)，日本侵略軍

占領(lǐng)了北平城，因無法忍受奴化教育，只身逃難到昆明，并于1939年考入西南聯(lián)合大學(xué)，1943年畢業(yè)于該校物理系。幾十年來，張志三一直在光學(xué)領(lǐng)域中工作，偏重光譜學(xué)的研究。工作初期，參加光學(xué)顯微鏡的制造，其后轉(zhuǎn)入實(shí)用光譜的發(fā)展工作。50年代為中國建立了分子振動(dòng)光譜實(shí)驗(yàn)室，推廣拉曼光譜與紅外吸收光譜研究及應(yīng)用。改革開放后，致力于激光光譜的應(yīng)用研究。張志三多次參加制定中國光學(xué)的發(fā)展規(guī)劃，曾任中國物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事，中國光學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，基礎(chǔ)光學(xué)專業(yè)委員會(huì)主任委員，原子與分子物理專業(yè)委員會(huì)主任委員等職，并是多所重點(diǎn)大學(xué)的兼職教授。他是中國首批博士生導(dǎo)師，先后招收碩士、博士生16名，他們?cè)趪鴥?nèi)外已成為一批重要的科技力量。張志三在研究工作中注意發(fā)揮中青年的骨干作用，鼓勵(lì)他們勇挑重?fù)?dān)。在他擔(dān)任物理研究所光學(xué)研究室主任期間，一方面自編教材，加強(qiáng)對(duì)年輕科技人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，同時(shí)多方籌措經(jīng)費(fèi)，購置研究設(shè)備來支持各研究組工作，為此后的大發(fā)展作出了努力。除了組織和參與研究工作，張志三對(duì)教育事業(yè)也十分關(guān)心。50年代中，他曾在北京大學(xué)兼課，其后對(duì)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系光學(xué)專業(yè)的發(fā)展和提高也傾注了巨大的心血，先后講授了“分子光譜與分子結(jié)構(gòu)”“高等光學(xué)”等課程。在幾年教學(xué)期間，認(rèn)真?zhèn)湔n，除了閱讀有關(guān)經(jīng)典專業(yè)著作外，還參閱近代文獻(xiàn)，選擇其中水平高、成就顯著的內(nèi)容充實(shí)在講義中，使之能反映出科學(xué)的進(jìn)展。

中華人民共和國成立后，張志三繼續(xù)在物理所工作。50年代初，上級(jí)交付他一項(xiàng)緊急任務(wù)，要求檢查美國在朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)上投擲的細(xì)菌彈各組成部分的元素成分。張志三利用光譜分析技術(shù)完成了這項(xiàng)任務(wù)，為此，他得到了衛(wèi)生部的獎(jiǎng)勵(lì)。

發(fā)射光譜分析技術(shù)在鋼鐵工業(yè)、有色金屬工業(yè)、地質(zhì)采礦等方面都有廣闊的應(yīng)用。應(yīng)各方面的要求，物理所于1952年年初舉辦學(xué)習(xí)班，為有關(guān)廠礦培養(yǎng)技術(shù)人員約20人。同年夏，鋼鐵局邀請(qǐng)張志三等去湖北黃石市的鋼鐵廠協(xié)助建立發(fā)射光譜分析實(shí)驗(yàn)室，其內(nèi)容有兩個(gè)，一是建立快速分析法，二是確定微量雜質(zhì)元素的含量。當(dāng)時(shí)還沒有光電記錄的設(shè)備，只能利用照像方法來記錄光譜線。在煉鋼過程中，從爐中提取鋼水到得出分析結(jié)果，最快也得四五分鐘，為了滿足煉鋼的需要，張志三及其同事們盡量縮短分析時(shí)間，在不影響精度的條件下，采取流水作業(yè)，在3分鐘的時(shí)間內(nèi)可以完成一個(gè)樣品的數(shù)種雜質(zhì)的定量分析。

在光譜定量分析中，不僅要求分析速度快，而且要求有可靠的精度。在分析中，不論使用電弧還是電火花作為激發(fā)光源，都是不穩(wěn)定的，即使是同一樣品，光譜線的強(qiáng)度也起伏不定。為了消除光源不穩(wěn)定性所帶來的過大誤差，需要利用不同元素的光譜線的強(qiáng)度差來確定元素的含量。當(dāng)元素的含量在一定的范圍內(nèi)時(shí)，譜線的強(qiáng)度差同含量成正比，基本上不受光源不穩(wěn)定的影響。張志三及其同事的主要工作便是精選用來測(cè)定其強(qiáng)度差的光譜線對(duì)。經(jīng)過半年的努力，出色地完成了鋼鐵廠的工作。

本世紀(jì)40年代，原子光譜的理論研究已趨成熟，分子光譜還有多方面的問題需待解決，50年代張志三的工作轉(zhuǎn)向分子光譜，及其應(yīng)用的研究。當(dāng)時(shí)大連石油研究所（現(xiàn)在的大連化學(xué)物理研究所）提出確定國產(chǎn)石油成分及石油質(zhì)量的任務(wù)，張志三即同他們合作，在物理所建立了拉曼光譜實(shí)驗(yàn)室，承擔(dān)國產(chǎn)石油的鑒定工作。

石油的成分很復(fù)雜，包含著各種碳?xì)浠�合物，不同地區(qū)所產(chǎn)石油的成分不同，有的地區(qū)的石油成分以烷烴類為主，而另一地區(qū)則以芳香族和環(huán)烴族為主。石油不僅是重要的燃料，而且也是多種有機(jī)化學(xué)制品的原料，因此，搞清石油的成分是急待解決的問題。石油中每種分子都有其特征振動(dòng)光譜。因此，利用拉曼光譜技術(shù)便可以認(rèn)定分子。而拉曼光譜線的強(qiáng)度則反映分子的濃度。張志三等人的工作便是制定測(cè)定樣品中分子濃度的實(shí)用方法，用此方法便能進(jìn)行日常的石油分析工作。其中重要的一環(huán)是研究如何建立測(cè)定拉曼光譜線的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的問題。為此要消除照像乳膠對(duì)不同光譜波段的感光靈敏度對(duì)光譜線產(chǎn)生的影響，減小光源的激發(fā)時(shí)間不同及激發(fā)強(qiáng)度不同對(duì)拉曼譜線強(qiáng)度造成的起伏等。這樣，便可減小不同條件下可能發(fā)生的分析誤差。經(jīng)過近兩年的工作，制定出了可行的日常分析技術(shù)，為中國石油工業(yè)的拉曼光譜分析奠定了基礎(chǔ)。

在拉曼光譜的研究方面除了石油分析外，還進(jìn)行了弱鍵的研究，特別是氫鍵的研究，氫鍵的重要性在于它在凝聚相中無所不在，特別是在生物系統(tǒng)中。氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，當(dāng)羥基中的氫原子被類似分子中的電負(fù)性原子氧所吸引時(shí)，便可形成氫鍵。氫鍵比尋�；瘜W(xué)鍵弱，但強(qiáng)于范德瓦爾力。氫鍵在凝聚相中顯示出若干不尋常的現(xiàn)象，例如水、酒精之類的分子是由氫鍵聯(lián)合起來而成為大分子的，因而水、酒精便不易蒸發(fā)；當(dāng)水凝結(jié)成冰時(shí)，也出現(xiàn)了熱縮冷脹的反�，F(xiàn)象。張志三等利用拉曼光譜技術(shù)觀測(cè)了若干種分子的氫鍵結(jié)合方式，其中羅謝爾鹽（KNaC4H4O6·4H2O）是研究的對(duì)象之一。它含有4個(gè)結(jié)晶水，當(dāng)時(shí)的一個(gè)論點(diǎn)是4個(gè)結(jié)晶水有兩種不同的鍵聯(lián)方式，并基于此，導(dǎo)出羅謝爾鹽的鐵電效應(yīng)；而另一種論點(diǎn)認(rèn)為4個(gè)結(jié)晶水在羅謝爾鹽中的結(jié)合方式是相同的。前一種是紅外吸收光譜的結(jié)論，后一種為中子衍射的結(jié)論。張志三等在實(shí)驗(yàn)中多次觀測(cè)，結(jié)果沒有能證明羅謝爾鹽中的4個(gè)結(jié)晶水有不同的結(jié)合方式。其后在紅外吸收光譜中也得到了同樣結(jié)果。時(shí)至今日，氫鍵的性質(zhì)仍是一個(gè)熱烈討論的課題。

為了全面開展分子振動(dòng)光譜的工作，還必須建立紅外吸收光譜實(shí)驗(yàn)室。拉曼光譜與紅外吸收光譜的結(jié)合可以提供較完整的分子振動(dòng)知識(shí)，從而成為研究分子結(jié)構(gòu)的有效手段。在中國科學(xué)院的支持下，于1958年從原德意志民主共和國購置了當(dāng)時(shí)最新型的紅外吸收光譜光度計(jì)及有關(guān)附件與配件。從設(shè)備上講，分子振動(dòng)光譜的實(shí)驗(yàn)室大體完備了。在當(dāng)時(shí)，物理所的分子光譜實(shí)驗(yàn)室頗為國內(nèi)同行所注意，不少單位派人來參加工作，先后進(jìn)行過物理、化學(xué)、生物、天文等方面的研究課題。其中包括分子成分分析，分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定。當(dāng)時(shí)的分析工作主要是確定合成物質(zhì)或天然物質(zhì)中所含分子的種類及主要成分。在兩年的時(shí)間內(nèi)，在這方面積累了相當(dāng)多的資料。

1979年夏，張志三率團(tuán)出訪原德意志聯(lián)邦共和國，在近兩個(gè)月的時(shí)間里共訪問了6個(gè)著名的研究機(jī)構(gòu)并參加了第四屆國際激光光譜會(huì)議及激光應(yīng)用會(huì)議，歸途中經(jīng)巴黎，訪問了巴黎大學(xué)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

自本世紀(jì)40年代以來，經(jīng)典光學(xué)的發(fā)展比較緩慢，國際的研究主力轉(zhuǎn)而發(fā)展新興的固體物理及原子核物理。但自1960年激光問世以后，光學(xué)又煥發(fā)出新的生命力。由于激光具有方向性、單色性、高強(qiáng)度等特性，在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、醫(yī)療制藥等方面有廣闊的應(yīng)用前景。國內(nèi)在60年代初也開展了一些工作，但顯得零散重復(fù)，“文化大革命”又迫使許多工作中斷。通過這次訪問，張志三具體地了解了國外當(dāng)時(shí)光學(xué)研究的發(fā)展情況及趨勢(shì)，深感國外科技發(fā)展迅速，人員交往頻繁，而我們自己在過去十多年中停步不前。相比之下，他對(duì)已逝的時(shí)日深為惋惜，感到快速發(fā)展中國的科技事業(yè)刻不容緩！

張志三回來后不久，科學(xué)院撥了一筆經(jīng)費(fèi)來充實(shí)已被削弱了的光學(xué)實(shí)驗(yàn)室。一方面從國外購進(jìn)了一批新設(shè)備，同時(shí)張志三也招收到了研究生，各研究組得到了加強(qiáng)。張志三雖已非年輕人，在處理日常的研究室事務(wù)外仍參與研究工作。他仍惦念中斷已久的弱鍵的光譜研究，這種研究在80年代初已成為弱鍵聯(lián)的中性復(fù)合物動(dòng)力學(xué)的問題，在研究氣相與液相之間的關(guān)系中占重要地位。但這項(xiàng)研究需要高分辨的光譜設(shè)備。而當(dāng)時(shí)國內(nèi)還無法解決，尤其缺乏合適的激光光源，于是他選擇色心激光器件為起點(diǎn)。所謂色心，即晶體格子中的點(diǎn)缺陷：在離子空穴俘獲一個(gè)或多個(gè)電子，這些點(diǎn)缺陷在許多晶體中是很普遍的，過去對(duì)鹵化堿晶體，如NaCl、KCl晶體等已作了很多研究。當(dāng)這種缺陷出現(xiàn)在鹵化堿晶體中時(shí)，晶體會(huì)呈現(xiàn)美麗的色彩，從紫色到紅色，這由格子的性質(zhì)確定，故名為色心。色心的光學(xué)物理之所以重要在于它可以作為優(yōu)良的激光介質(zhì)。利用不同類別的色心，可以在0.8—4μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生激光，這是色心激光器獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，而別的類別的激光器如染料激光器不能在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生激光。另外，這種激光器是寬帶調(diào)頻和連續(xù)工作更便于產(chǎn)生超短脈沖，因此，它可能成為有用的激光光源。張志三及其研究生選擇了LiF晶體中的色心作為研究對(duì)象，這種色心有強(qiáng)的偶極矩，較大的斯托克斯位移足以使其自吸收減小，而且效率高，并在1～2μm區(qū)域內(nèi)有寬的發(fā)射帶，這些性質(zhì)使得這種晶體成為很有發(fā)展前途的激光介質(zhì)。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性不高，其原因當(dāng)時(shí)尚不清楚。張志三等試圖產(chǎn)生濃度較大穩(wěn)定性較高的色心。他們利用放射性鈷為輻照源，在各種不同條件下輻射不同來源的晶體以尋求產(chǎn)生高濃度的色心的實(shí)驗(yàn)條件。從熒光光譜中可以證明產(chǎn)生的色心的密度能滿足制造激光器的要求，在低溫下也有較長(zhǎng)的穩(wěn)定性。但不同來路的晶體在同一實(shí)驗(yàn)條件下，色心的穩(wěn)定性差別很大。這可能由于不同雜質(zhì)的干擾所致。雖然用于實(shí)驗(yàn)的晶體都是國內(nèi)生長(zhǎng)的最優(yōu)質(zhì)的晶體，但熒光顯示光晶體中有雜質(zhì)存在。他們的研究證明了制作色心激光器必需有高純的、尺寸足夠大的晶體。這些研究對(duì)于發(fā)展色心激光器提供了重要的參考材料。

除了激光光譜外，張志三十分重視用激光的方法獲得有特殊性能的、在國民經(jīng)濟(jì)中有廣泛應(yīng)用前景的新型材料。他相信利用激光技術(shù)來制備新的高硬度材料是有經(jīng)濟(jì)效益的，因此同一位研究生合作，研究碳化硅微粒產(chǎn)生的技術(shù)。碳化硅超細(xì)粉末可燒結(jié)成各種固體部件，用途很廣。利用激光引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)可以有效地產(chǎn)生碳化硅超細(xì)粉，當(dāng)時(shí)在國內(nèi)尚未見諸報(bào)導(dǎo)，但在國外已開始了這種研究。張志三等的研究?jī)?nèi)容是以高功率二氧化碳激光來照射C2H4及CH4的混合氣體，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件適當(dāng)時(shí)便可產(chǎn)生碳化硅的球形顆粒，其平均半徑約為300埃。研究的重點(diǎn)是探索能產(chǎn)生顆粒大小均勻、不發(fā)生凝聚現(xiàn)象并且產(chǎn)額較高的實(shí)驗(yàn)條件。這種技術(shù)的結(jié)果可以應(yīng)用于生產(chǎn)。目前，用激光化學(xué)的方法來得到各種超細(xì)微粒已是一種常用的技術(shù)。張志三及其合作者對(duì)此做出了貢獻(xiàn)。

張志三于80年代末離開了科研第一線，退休后他仍關(guān)心著科學(xué)的最新發(fā)展及其應(yīng)用，并開始科普創(chuàng)作，以通俗的語言介紹科學(xué)上的新成就，以便使更多的人了解科學(xué)的進(jìn)展及其對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。