# 繪製等位線的方法：SciDAVis

> 作者：王一哲
> 日期：2018/3/15

## 前言

最近正好教到靜電學，想要試著用電腦畫出等位線。一開始想到以前用過的 Gnuplot 好像可以辦到，但是它的選項全部都要用指令調整，有點麻煩。後來又想到 Python 當中有一個功能強大的繪圖套件 Matplotlib，但是在網路上找到的範例看起來看麻煩。最後才想到 SciDAVis 應該有這樣的功能，在 Google 上搜尋關鍵字 "scidavis 3d plot" 的第1個結果就是我尋找已久的答案：http://scidavis.sourceforge.net/manual/x528.html

<img height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/kWCGHmt.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">用 SciDAVis 搭配 matrix 繪製的等電位線圖形</div>
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## 使用版本

SciDAVis 1.22，下載頁面 https://sourceforge.net/projects/scidavis/files/SciDAVis/1.22/

## 繪圖步驟

1. 啟動 SciDAVis，由選單：**File ⇒ New ⇒ New Project 或按 Ctrl + N** 建立新的專案。

<img height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/7TGP7Dg.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">建立新的專案</div>
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2. 由選單：**File ⇒ New ⇒ New Matrix** 或按 **Ctrl + M** 開啟建立矩陣頁面，預設的矩陣為 32 × 32。

<img height="60%" width="60%" src="https://i.imgur.com/QnZNqje.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">建立矩陣選單</div>
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<img height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/UKcZBnH.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">建立矩陣頁面</div>
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3. 由頁面右側的視窗修改 X、Y 的數值範圍，我選擇的是 -2 到 +2 ，最後記得要按下 **Apply** 。

<img height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/PvBxNrn.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">修改 X、Y 的數值範圍</div>
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4. 先在頁面左側按滑鼠左鍵，再按 **Ctrl + A** 全選所有的儲存格。再從頁面右側的第三個分頁修改儲存格數值的運算式，我預設的狀況是點電荷電量 $q_1 = 2 \times 10^{-8} ~\mathrm{C}$、位置為 (-1, -1)，點電荷電量 $q_2 = -2 \times 10^{-8} ~\mathrm{C}$ 、位置為 (+1, +1)，因此輸入的運算式為
<span style='font-weight:bold'>V1 = 8.988E9\*2E-8/sqrt((x-(-1))^2 + (y-(-1))^2)</span>
<span style='font-weight:bold'>V2 = 8.988E9\*(-2E-8)/sqrt((x-1)^2 + (y-1)^2)</span>
<span style='font-weight:bold'>V = V1 + V2</span>
最後記得要按下 **Apply** 。

<img height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/ZlVlFKc.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">輸入運算式後的矩陣頁面</div>
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5. 由選單：**3D Plot ⇒ 3D Wire Surface** 開啟 3D 繪圖視窗，按下之後會顯示由矩陣資料繪製的 3D 圖形，可以由上方的工具列選擇是否繪製等高線，也可以用滑鼠左鍵在圖上拖曳旋轉視角。

<img height="30%" width="30%" src="https://i.imgur.com/bTzvcxp.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">開啟 3D 繪圖視窗選單</div>
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<img height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/cThetSp.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">由矩陣資料繪製的 3D 圖形</div>
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6. 如果覺得分割的格子太少、數據點不夠多，可以再回到矩陣資料視窗，由選單：**Matrix ⇒ Dimensions** 開啟矩陣維度視窗，手動修改矩陣的行(column)、列(row)數，在此我將行、列數都改為50。

<img height="40%" width="40%" src="https://i.imgur.com/JryXVai.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">開啟矩陣維度視窗選單</div>
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<img height="30%" width="30%" src="https://i.imgur.com/nMemtiD.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">修改矩陣行數視窗</div>
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7. 修改完行、列數後，仿照步驟4，更新所有儲存格的數值，圖形會自動更新。

<img height="100%" width="100%" src="https://i.imgur.com/zXcgny0.png" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;"/>
<div style="text-align:center">修改矩陣行、列數後的圖形</div>
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## 結語

用 SciDAVis 只要幾個步驟，不需要輸入複雜的指令，就能做出這樣的效果，難度遠低於使用 Gnuplot 和 Matplotlib，實在是方便多了。

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