
【化】 contour map of charge density
電荷密度等值線圖(英文:Charge Density Contour Plot)是電磁學、材料科學和量子化學中用于可視化空間電荷分布的重要工具。以下從漢英詞典角度詳細解釋其含義與應用:
電荷密度(Charge Density)
指單位體積内的電荷量,單位為庫侖/立方米(C/m³)。在量子化學中,常指電子在原子或分子周圍的概率密度分布。
公式: $rho = frac{dq}{dV}$
來源:《電磁學》(趙凱華著);國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)術語庫。
等值線圖(Contour Plot)
通過連接相同數值的點形成的閉合曲線,直觀展示物理量在二維/三維空間的分布梯度。電荷密度等值線圖中,每條線代表電荷密度相同的空間位置集合。
來源:IEEE電氣與電子術語标準(IEEE Std 100)。
揭示電荷分布規律
等值線密集區域表示電荷密度變化劇烈(如原子核附近),稀疏區域則變化平緩(如化學鍵外圍)。例如,在H₂O分子圖中,氧原子周圍等值線密集,氫鍵區域密度較低。
來源:美國物理學會(APS)《物理評論》期刊。
材料性質分析
通過對比不同材料的等值線圖,可預測導電性、介電常數等性質。如石墨烯的等值線呈六方對稱分布,解釋其高導電性。
來源:《材料科學進展》(Progress in Materials Science)。
化學反應機理研究
在反應路徑中繪制等值線圖,可追蹤電荷轉移過程。例如,SN₂反應中親核試劑接近時,等值線向反應中心收縮。
來源:皇家化學會(RSC)《化學通訊》。
數據來源
來源:國家标準《GB/T 15999-2021 電子探針顯微分析術語》。
繪圖規範
等值線間距需統一(如0.01 e/ų),常用軟件包括VESTA、GaussView。顔色映射(如藍色低密度→紅色高密度)需标注色标。
來源:晶體學國際聯盟(IUCr)《晶體學報指南》。
半導體摻雜分析
矽晶體中摻入磷原子後,等值線圖顯示磷周圍電子密度增高(見圖1),證明n型半導體載流子來源。
來源:美國物理聯合會(AIP)《應用物理快報》。
電荷密度等值線圖是用于可視化電荷分布特征的圖形表示方法,其含義可從以下兩方面解析:
電荷密度描述電荷在空間中的分布密度,分為三種類型:
等值線圖通過連接相同數值的點,展示連續變化的物理量分布。例如:
電荷密度等值線圖結合上述概念,用等值線在平面或三維空間中标示電荷密度相同的點,常用于電磁學分析或材料電荷分布研究。例如,在半導體材料表面繪制此類圖形,可幫助觀察電荷聚集或擴散的趨勢。
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