扁球面坐标系



扁球面坐标系是一种三维正交坐标系。设置二维椭圆坐标系包含于xz-平面;两个焦点与
的直角坐标分别为
与
。将椭圆坐标系绕着z-轴旋转,则可以得到扁球面坐标系。(假若,绕着y-轴旋转,则可以得到长球面坐标系。)椭圆坐标系的两个焦点,变为一个半径为
的圆圈,包含于三维空间的xy-平面。称这圆圈为焦圆,又称为参考圆。扁球面坐标系可以被视为椭球坐标系的极限案例,其两个最大的半轴的长度相同。
当边界条件涉及扁球面或旋转双曲面时,扁球面坐标时常可以用来解析偏微分方程序。例如,关于佩兰摩擦因子(Perrin friction factors)的计算,扁球面坐标扮演了极重要的角色。让·佩兰因此而荣获1926年诺贝尔物理奖。佩兰摩擦因子决定了分子的旋转扩散(rotational diffusion)。这进程又影响了许多科技,像蛋白质核磁共振光谱学(protein NMR),的可行性。应用这进程,我们可以推论分子的流体动力体积与形状。扁球面坐标也时常用来解析电磁学(例如,扁球形带电的分子的电容率),声学(例如,声音通过圆孔时产生的散射),流体动力学(水通过消防水带的喷口),扩散理论(红热的钱币在水里的冷却),等等方面的问题。