球充填モデルで見るBCC/FCC:最密平面の積み重ねと充填率

ドラッグで回転

結晶モード

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格子定数 a の決め方

3層目の置き方

最密平面の積層

現在の層A
積んだ層数0 / 3
積層順

単位胞と充填率(APF)

格子定数 a
最近接距離 d と 2r
球どうし
接触方向の確認
単位胞内の原子数
APF 計算値
理論値
判定
前提と補足
・APF =(胞内原子数 × (4/3)πr³)÷ a³ をコード内で積算して計算。FCCの理論値は π/(3√2) = π√2/6 ≈ 0.7405(お題文の「8/π·√2」は誤記として扱いました)。BCCは π√3/8 ≈ 0.6802。
・FCCで球が接触する方向は面対角線〈110〉(4r = √2·a)。体対角線〈111〉は接触方向ではなく、ABC積層の積み重ね方向です。BCCでは体対角線〈111〉が接触方向(4r = √3·a)。
・「格子固定」:a は基準半径 r₀=1.25 の接触条件(FCC: a=2√2·r₀、BCC: a=4r₀/√3)で決めて固定。r を動かすと すき間 → 接触 → 重なり と変化し、APFは重なりを二重に数えた見かけの値になります。「r に追従」:a=2√2·r(BCC: 4r/√3)を毎回計算するので常に接触し、APFは理論値に一致します。
・積層の層間隔は h = 2r·√(2/3)。B位置・C位置は三角形のくぼみ(A位置から (r, r/√3)、(2r, 2r/√3) ずれた位置)。