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電荷密度とは?



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電荷密度(でんかみつど、charge density)は、単位体積当たりの電荷の分布量(体積密度)。
電荷を担うものとしては電子原子核イオンのような粒子(素粒子や正孔などを含む)であったり、仮想的に一様に分布する電荷のような場合(→参照:ジェリウムモデル)もある。
実験的にはX線回折実験による構造解析から得られた結果を最大エントロピー法などを使って実空間での電子の電荷分布(→電子密度に相当)が求まる。
また中性子回折実験の結果から同様な手法により原子核の密度が求まる。
バンド計算での電荷密度

バンド計算では通常、電荷密度とは電子の密度のことを示す。
従って、この場合は電子密度(electron density)とも言う。
電子以外の電荷(例えばイオンなど)に対しても "電荷密度" の表記を用いることがあるので注意が必要。
バンド計算では、実空間での電荷密度 ρ(r) は波動関数 ψi,k(r) のノルムを取ることにより求められる:
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