在統計力學中,粒子系統(原子、分子、膠體等等)中,徑向分布函數(也稱為對關聯函數)是描述粒子在參考粒子周圍的平均數密度分布的函數。
對于均勻和各項同性體系,設參考粒子處于原點O,粒子平均數密度為ρ(rho),則距離O處r距離的局域時間平均密度為ρg(r)。
函數定義
徑向分布函數(radial 廣義函數 函數),又稱對關聯函數(pair correlation function),通常指的是給定某個粒子的坐標,其他粒子在空間的分布幾率(離給定粒子多遠)。所以徑向分布函數既可以用來研究物質的有序性,也可以用來描述電子的相關性。
函數表示
徑向分布函數通常用g(r,r')來表示。
對于 |r-r'| 比較小的情況,g(r,r') 主要表征的是原子的堆積狀況及各個鍵之間的距離。對于長程的性質,由于對于給定的距離找到原子的幾率基本上相同,所以g(r,r')隨著|r-r'|的增大而變得平緩,最后趨向于恒值。通常定義 g(r,r')時,歸一化的條件為 |r-r'| 趨向于無窮大時,g(r,r') 趨向于一。通常,對于晶體,由于其有序的結構,徑向分布函數有長程的峰,而對于非晶物質(amorphous matter),則徑向分布函數一般只有短程的峰。
同樣的概念有時被用到描述電子的相關性,如電子的對關聯(pair correlation)指的就是給定一個電子,其它電子在此電子周圍出現的幾率。由于電子之間有庫侖斥力,還有由于波函數反對稱化的作用,所以對關聯的具體形式比較復雜,尚未有解析的表達。有時候文獻里提到的交換-關聯空穴(exchange-correlation hole)也是基于對關聯的概念。
對分布函數
對分布函數(pair 廣義函數 函數)描述的是:在一定體積下,另一個粒子相距參考粒子一定距離處可以被發現的概率,其研究對象為一對粒子。對關聯函數描述的則是:在一定體積下,相距參考粒子一定距離處的粒子密度,其研究對象為一群粒子,且通常與方向無關(因為粒子數很大、排列通常比較緊湊,所以可以忽略方向對分布的影響)。雖然兩者的表達式很相似,但是所涉及到的粒子數不一樣,可以把前者看成是后者的特殊情形。
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