Среда18 июля
Образование

Анизотропия - это что такое? Определение и применение

29 июня 2016

Данная статья рассказывает, что анизотропия – это неравенство значений некоей физической величины вдоль различных направлений твердого тела. Раскрывает, что вызывает анизотропию, где она встречается, как применяется. Также вкратце дано описание коэффициента анизотропии.

Определение анизотропии

анизотропия – это

Для начала дадим определение этого понятия. Анизотропия – это различие свойств и параметров объекта в разных направлениях. Получается слегка непонятно и явно требует пояснения. Под свойствами понимаются любые характеристики веществ – упругость, скорость звука, показатель преломления, теплопроводность, электропроводность. Таким образом, например, для скорости звука анизотропия – это такое явление, когда поперек каменной глыбы звуковые волны распространяются с другой скоростью, чем вдоль. В данном случае это свойство помогает определить породы, залегающие в глубине земной коры. Естественное распространение при землетрясении, например, или при специально созданном сильном ударе даст представление о плотности и угле залегания разных полезных ископаемых.

Чем обусловлена анизотропия?

анизотропия кристаллов

При упоминании этого термина чаще всего имеется в виду анизотропия кристаллов. Этим разделом занимается физика твердого тела. И любой ученый из данной области прежде всего знает: свойства вещества зависят не только от того, из каких атомов оно состоит, но и в каком порядке и какими частями между собой эти атомы соединены. И самое главное: они зависят от группы симметрии получающейся структуры. Всего их тридцать две. Группа симметрии показывает, сколько и каких движений надо совершить, чтобы те же элементы наложились друг на друга и совпали полностью. К этим действиям относятся: поворот вокруг оси (на определенный угол), отражение от плоскости или точки, инверсия. Группа симметрии и показывает, какой будет анизотропия кристаллов. Вещества с кубической структурой, например, этим свойством не обладают. Параметры таких твердых тел одинаковы во всех направлениях.

Видео по теме

Какой угол нужен для анизотропии?

коэффициент анизотропии

Выше мы привели пример, когда распространение звука неодинаково во взаимно поперечных направлениях. Это частный случай того, как проявляется анизотропия свойств, который называется термином "оротропия". Однако симметрия кристаллов бывает не только кубической или ромбической. Она бывает тригональной, когда повтор элементов структуры происходит при повороте на треть круга, или даже гексагональной, тогда угол поворота равняется одной шестой круга. Симметрия низшей категории, моноклинная, дает возможность свойствам быть неодинаковыми в кристалле в трех взаимно не перпендикулярных направлениях. Таким образом, анизотропия – это качество кристаллических тел, которое может проявляться под любыми углами как в одной плоскости, так и в объеме.

Все ли свойства должны обладать анизотропией?

анизотропия металлов

Этот вопрос закономерен. Если одно свойство в данном кристалле обладает анизотропией, должны ли другие параметры следовать этому примеру? Необязательно. Возьмем, например, кристаллы, которые используются в приборах ночного видения. Они способны превращать невидимый инфракрасный свет в видимый диапазон (чаще всего получается картинка разных оттенков зеленого). В таких материалах анизотропия – это основное свойство, которое подходит для применения и может быть полезно. Причем, чтобы эффект был наилучшим, кристаллы должны быть повернуты под определенным углом (для этого их специально выращивают строго определенным образом). В других направлениях преобразование излучения меньше или совсем отсутствует. При этом теплопроводность, скорость звука или электродиффузия в них распространяется равномерно во всех направлениях. Бывает и так, что для одного свойства угол различия его характеристик один, а для другого – другой. Но это уже совсем экзотические случаи.

Где еще бывает анизотропия?

анизотропия свойств

Когда человек слышит «кристаллы», обычно представляет себе полупрозрачные столбики кварца или аметиста. Некоторые девушки наверняка думают об украшениях. Однако кристаллическим может быть любое твердое тело. Изделия из железа, алюминия, меди, олова тоже состоят из кристаллов, только очень маленьких. И в каждой такой вещи на микроуровне также наблюдается анизотропия металлов. Однако свойства, которые распространяются в перпендикулярных направлениях по-разному, весьма специфические и в повседневной жизни незаметны. Например, в кубических кристаллах железа и алюминия модули упругости Юнга меняются в зависимости от выбранной оси. А линейное расширение олова в разных направлениях различается почти в два раза. Однако такие подробности, как правило, не требуется учитывать каждый день. Ведь анизотропия металлов и её последствия, как правило, закладываются во все возможные их применения на стадии проектирования вещей, зданий, самолетов, машин.

Как вычислить анизотропию?

Все написанное выше, мы надеемся, достаточно ясно рассказало читателю, что такое анизотропия. Однако возникает и другой вопрос: как посчитать, насколько различаются свойства вдоль несовпадающих направлений в твердых телах? Для этого есть коэффициент анизотропии. Сразу оговоримся, для каждой величины он вычисляется по-своему. Показатели, испытывающие анизотропию, могут быть непохожи друг на друга. Свойства механической или квантовой системы различаются кардинально, что приемлемо для одной, для другой будет невыполнимо или вовсе невозможно. Поэтому говорить о некоем общем для любой величины коэффициенте не стоит. К тому же чаще всего вычислить его чисто теоретически не представляется возможным, эту величину получают только опытным путем. Коэффициент анизотропии включает соотношение значений исследуемой величины в разных направлениях. Иногда этот показатель включает угол между выбранными направлениями. Правда, чаще всего лишь как показатель у основания значения величины. Например, Кху показывает, что данный коэффициент относится к разнице значений физической величины вдоль осей икс и игрек.

Источник: fb.ru
Комментарии
Ваше имя:
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить

Похожие материалы
Государственность - это что такое? Определение и понятие Закон
Государственность - это что такое? Определение и понятие

В науке одним из дискуссионных является вопрос о соотношении таких понятий, как государственность, государство и государственная власть. Сопоставляя два последних термина, Корельский и Перевалова отмечают, что эти инс...

Имущество - это что такое? Определение и виды имущества: движимое и недвижимое, государственное, муниципальное, организаций и физических лиц Закон
Имущество - это что такое? Определение и виды имущества: движимое и недвижимое, государственное, муниципальное, организаций и физических лиц

В этой статье мы хотели бы поговорить об имуществе и о его основных видах. В том числе мы дадим определения таким терминам, как движимое имущество и недвижимость. Также мы рассмотрим понятие собственности и обсудим ее...

Нероли - это что такое? Свойства и применение масла Красота
Нероли - это что такое? Свойства и применение масла

Эфирное масло нероли – это уникальный продукт. Те, кто увлекается ароматерапией, слышали о нем, но не все им пользовались. Оно обладает целебными свойствами для организма и считается самым дорогим среди эфирных ...

Гражданская идентичность - это что такое? Определение и понятие Новости и общество
Гражданская идентичность - это что такое? Определение и понятие

Каждому человеку обеспечена свобода выбора, в том числе и относительно самоопределения и идентификации. Личность формируется в биологической оболочке под воздействием социума и проблем общества. От того, насколько каж...

Фуллерен - это что такое? Свойства и применение фуллеренов Образование
Фуллерен - это что такое? Свойства и применение фуллеренов

Молекулярная форма углерода или аллотропная его модификация, фуллерен, - это длинный ряд атомных кластеров Cn (n > 20), которые представляют собой выпуклые замкнутые многогранник...

Томизм это что такое? Определение и значение Образование
Томизм это что такое? Определение и значение

Философия – это наука, которая рождает огромное количество споров. Тем не менее тут всегда можно найти место мысли. Множество философов несколько столетий подряд предлагали свои теории и идеи. На данный момент и...

Голограмма - это что такое? Изготовление и применение голограмм Образование
Голограмма - это что такое? Изготовление и применение голограмм

В век современных компьютеров новые технологии шагают все дальше и дальше. Люди привыкли видеть голографические картинки на игрушках, на одежде, на упаковках. Но многие ли знают, что уже существует 3D проектор, которы...

Культурогенез - это что такое? Определение и понятие Образование
Культурогенез - это что такое? Определение и понятие

Культурогенез - это обобщение достижений истории, философии, этнографии, археологии, социологии. Он связан и с другими дисциплинами, занимающимися изучением разных аспектов существования человеческого общества.

Спортивная подготовка - это что такое? Определение и виды Образование
Спортивная подготовка - это что такое? Определение и виды

Увлекающихся спортом можно условно разделить на две группы. В первую входят так называемые любители, для которых важна их общая физическая подготовка, а не исключительные результаты. Вторую составляют профессионалы &n...

Желтые круги на дверях - добро пожаловать в доступную среду! Новости и общество
Желтые круги на дверях - добро пожаловать в доступную среду!

Появившиеся повсеместно на дверях желтые круги - не знаки культа солнцепоклонников и не предупреждение о том, что внутри работает кондиционер (хотя такие версии трактовки имеют место). Яркие знаки на уровне глаз - ори...