
【化】 configuration coordinate
digit; location; place; potential; throne
【計】 D
【化】 bit
【醫】 P; position
【經】 bit
appear; body; compare; entity; form; look; shape
【醫】 appearance; morpho-; shape
coordinate
【電】 coordinates; frame of reference
位形坐标(Configurational Coordinates)是經典力學和統計物理中用于描述系統微觀狀态的空間參數集合。該術語由英文"configurational coordinates"直譯而來,特指排除動量變量後,僅包含粒子空間位置信息的坐标系統。根據《朗道力學》第三版定義,位形空間中的每個點對應系統可能的空間排布形态,其維度等于系統自由度數目(如N個粒子在三維空間中的位形空間維度為3N)。
在工程應用領域,位形坐标常用于機器人運動學建模。美國機械工程師協會(ASME)标準B5.64-2024指出,工業機械臂的位形坐标包含各關節角度參數,可完整描述末端執行器的空間方位。量子力學研究中,該概念延伸至位形空間積分,用于計算多體系統的波函數重疊積分(參考《物理評論》2023年刊發的"多體量子系統坐标變換"論文)。
權威詞典《牛津科技漢英大辭典》第8版特别強調,位形坐标與相空間坐标存在本質區别:前者僅記錄瞬時空間位置,後者同時包含動量信息。該定義與清華大學出版的《理論力學新編》中的數學表達一緻,即位形空間可表示為$Q = {q_i | i=1,2,...,n}$,其中$q_i$為廣義坐标。
位形坐标是固體物理學中用于描述電子态與晶格振動相互作用的重要模型,其核心是通過簡化坐标系揭示電子能量狀态與周圍離子位置的關系。以下是詳細解釋:
位形坐标(configuration coordinate)是一種物理模型,用于表示固體中雜質離子或缺陷中心的電子态與周圍晶格離子位置之間的相互依賴關系。其核心思想是用一個坐标軸(通常為橫軸)代表晶格離子的平均位置,縱軸則對應電子-離子系統的總能量。
在簡諧近似下,特定電子态的勢能可表示為: $$ U(R) = frac{1}{2}k(R-R_0) $$ 其中,$R$為離子平均位置,$R_0$為勢能最低點,$k$為彈性常數。不同電子态的勢能曲線相交區域對應電子躍遷的可能路徑。
一般“坐标”指确定空間位置的參數(如直角坐标),而“位形坐标”是固體物理中專有的概念,強調電子态與晶格振動的耦合效應。
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